Question

CO和H₂可作为能源和化工原料，应用十分广泛．
（1）已知：C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1
则反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）的△H=

-524.8

kJ?mol^-1．
标准状况下的煤炭气（CO、H₂）33.6L与氧气反应生成CO₂和H₂O，反应过程中转移

3

mol电子．
（2）熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），是用煤气（CO+H₂）作负极燃气，空气与CO₂的混合气为正极助燃气，用一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔点混合物做电解质，以金属镍（燃料极）为催化剂制成的．负极的电极反应式为

CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂、H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O；

；则该电池的正极反应式是

O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-

．
（3）密闭容器中充有10mol CO与20mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）；CO的转化率（α）与温度、压强的关系如图所示．

①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为10L，则该温度下的平衡常数K=

1

；此时在B点时容器的体积V_B

小于

10L（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间t_A

大于

t_C（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③在不改变反应物用量情况下，为提高CO转化率可采取的措施是

降温、加压，将甲醇从混合体系中分离出来

．

Answer 1

分析：（1）根据①C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1；②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1；③C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1
三个热化学方程式，利用盖斯定律，将①-③可得反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）的反应热，根据CO、
H₂参加的量计算转移的电子数目；
（2）CO、H₂具有还原性，在负极上发生氧化反应生成CO₂和H₂O，氧气具有氧化性，在正极上发生还原反应，结合电解质书写电极反应式；
（3）①根据图象判断出平衡时的各种物质的浓度，用平衡常数的表达式进行计算；在相同温度下，根据AB两点的转化率判断平衡移动的分析，以此判断压强的大小，
②根据温度对反应的影响来判断，温度越高，反应速率越大；
③根据反应的特征可从温度、压强、浓度等因素改变条件使平衡向正方向移动，从而提高转化率．

解答：解：（1）根据①C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1；②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1；③C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1三个热化学方程式，利用盖斯定律，将①-③可得反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）；△H=，=-393.5kJ?mol^-1-131.3kJ?mol^-1=-524.83kJ?mol^-1；CO、H₂与氧气反应的方程式分别为：2CO++O₂

点燃  .

2CO₂；2H₂+O₂

点燃  .

2H₂O，从方程式可以看出相同物质的量的CO、H₂燃烧转移的电子数目相等，所以标准状况下CO、H₂33.6L与氧气反应生成CO₂和H₂O转移的电子的物质的量为：

33.6L

22.4L/mol

×2=3mol，故答案为：-524.8； 3；
（2）CO、H₂具有还原性，在负极上发生氧化反应生成CO₂和H₂O，电极反应式为：CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂；H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O；氧气具有氧化性，在正极上发生还原反应，电极反应式为：O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
故答案为：CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂、H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O；O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
（3）①根据图象可以看出，A点时CO的转化率为50%，则平衡时各物质的量浓度为：c（CO）=0.5mol/L；c（H₂）=1mol/L；c（CH3OH）=0.5mol/L；所以平衡常数为=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

=

0.5

12×0.5

=1； 从A点转变为B点，CO的转化率增大，平衡向正向移动，应增大压强，所以在B点时容器的体积小于10L，故答案为：1；小于；
 ②升高温度，反应速率增大，反应开始到达平衡状态所需的时间要少，所以反应开始到达平衡状态所需的时间t_A
大于t_C；故答案为：大于；
③提高转化率应使平衡向正反应方向移动，根据反应方程式的特征可明显判断出可采取的措施为：降温、加压，将甲醇从混合体系中分离出来，故答案为：降温、加压，将甲醇从混合体系中分离出来．

点评：本题较为综合，从多个角度考查化学反应与能量、电化学、化学平衡等知识，具有一定难度，学习中注意盖斯定律的应用、电极反应式的书写、平衡移动的判断等问题．