Question

化學(xué)在能源開(kāi)發(fā)與利用中起著十分關(guān)鍵的作用。

 （1）蘊(yùn)藏在海底的“可燃冰”是高壓下形成的外觀(guān)像冰的甲烷水合物固體。甲烷氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為：CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l) △H＝－890.3 kJ／mol。

356g“可燃冰”(分子式為CH₄·9H₂O)釋放的甲烷氣體完全燃燒生成液態(tài)水．放出的熱量為  _______  。

（2）某種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入液化石油氣(以C₄H₁₀表示)，電池的電解質(zhì)是摻入了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下傳導(dǎo)O^2－。

已知該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為：C₄H₁₀＋2O^2－－4e^－＝CO₂＋H₂O，則該電池正極的電極反應(yīng)式為    _______    ，電池工作時(shí)，固體電解質(zhì)里的O^2－向    _______    極移動(dòng)。

（3）已知一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)為：CO(g)＋H₂O(g)    CO₂(g)＋H₂(g)

       ①T℃時(shí)，在一定體積的容器中，通入一定量的CO(g)和H₂O(g)，發(fā)生反應(yīng)并保持溫度不變，各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如下表：    T℃時(shí)物質(zhì)的濃度(mol/L)變化

時(shí)間 / min	CO	H2O(g)	CO2	H2
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	0.100	0.200	0.100	0.100
4	0.100	0.200	0.100	0.100
5	0.116	0.216	0.084	C1
6	0.096	0.266	0.104	C2

        第5、6min時(shí)的數(shù)據(jù)是保持溫度和體積不變時(shí)，改變某一條件后測(cè)得的。第4～5min之間，改變的條件是    _______    ，第5～6min之間，改變的條件是    _______    。T℃時(shí)該化 學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)是    _______    。

②已知420℃時(shí)，該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)為9。如果反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，CO和H₂O(g)的濃度都是0.01 mol／L，則CO在此條件下的轉(zhuǎn)化率為    _______    。

③397℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為12，請(qǐng)判斷該反應(yīng)的△H    _______    0(填“>”、“＝”、“<”)．

Answer 1

（1）1780.6 kJ     （2）O₂＋4e^－＝2O^2－；   負(fù)

   （3）①增加H₂濃度；增加H₂O(g)濃度； 0.5      ② 75％   ③ <

解析:

（1）356克可燃冰是2mol，放熱890.3×2=1780.6。

（2）根據(jù)燃燒方程式推得總反應(yīng)式為  C₄H₁₀+ 13/2 O₂ → 4 CO₂+ 5 H₂O

減去負(fù)極反應(yīng)式                C₄H₁₀+13O^2--26e^-     4CO₂+5H₂O

  13/2 O₂-（13O^2--26e^-）= 0  整理得： O₂+4e^-=O^2-

（3）①K= （0.1×0.1）/（0.1×0.2）=0.5 ；

     ②設(shè)：從起始到平衡CO的濃度變化為x mol·L ^-1

H₂O (g) ＋  CO (g)   H₂(g)＋ CO₂ (g)

起始：0.01      0.01           0       0

變化：x          x             x        x

平衡：(0.01－x) (0.01－x)      x        x

則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)k = x²/(0.01－x)²=9，解得x  =0.0075。轉(zhuǎn)化率為75%。

     ③ 420℃時(shí)，該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)為9，397℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為12，平衡常數(shù)增大說(shuō)明平衡正向移動(dòng)，即降溫平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，△H＜0。