Question

（16分）碳及其化合物應(yīng)用廣泛。

I 工業(yè)上利用CO和水蒸汽反應(yīng)制氫氣，存在以下平衡：

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H＞0

（1）向1L恒容密閉容器中注入CO(g)和H2O(g),830℃時(shí)測(cè)得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表。則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______________。

（2）相同條件下，向1L恒容密閉容器中，同時(shí)注入2mol CO、2mol H2O(g),1molCO2和1mo1H2，此時(shí)v(正 ) __________v(逆)(填“＞”“＝”或“＜”)

（3）上述反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是_______（填字母代號(hào)）。

A．升高溫度

B．加入催化劑

C．增大壓強(qiáng)

D．增加CO的濃度

E．及時(shí)分離出CO2

II 已知CO(g)+1/2 O2 (g)＝CO2 (g) △H＝一141 kJ·mol-1

2H2(g)+ O2(g)＝2H2O(g) △H＝一484 kJ·mol-1

CH3OH（1）+3/2O2 (g)＝CO2(g)+2H2O(g) △H＝一726 kJ·mol-1

（4）用CO(g)、H2(g)化合制得液態(tài)甲醇的熱化學(xué)方程式為___________________________。

III某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)甲醇燃料電池，并用該電池電解100mL一定濃度NaCl與CuSO4混合溶液，其裝置如圖：

（5）寫出甲中通入甲醇這一極的電極反應(yīng)式__________________________________ 。

（6）理論上乙中兩極所得氣體的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如丙圖所示（氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積），寫出在t1后,石墨電極上的電極反應(yīng)式____________，原混合溶液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度____________mol/L。（假設(shè)溶液體積不變）

（7）將在t2時(shí)所得的溶液稀釋至200mL，該溶液的pH約為___________。

Answer 1

（1） 1 （2分） （2）＞（2分） （3）A E （2分）

（4）CO(g) + 2H2(g) == CH3OH（1） △H＝101 kJ·mol-1 （2分）

(5) CH3OH -- 6e- + 8OH- == CO32-+ 6H2O （2分）

(6) 4OH-－4e-=2H2O+O2↑ 或 2H2O－4e-=4H++O2↑（2分） 0.2（2分）

（7）1 （2分）

【解析】

試題分析：（1）CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

起始物質(zhì)的量 0.200 0.300 0 0

改變物質(zhì)的量 0.12 0.12 0.12 0.12

平衡時(shí)物質(zhì)的量 0.08 0.18 0.12 0.12

平衡常數(shù)=0.12×0.12/0.08×0.18=1.（2）Qc=1×1/2×2=0.25<1，所以反應(yīng)向正向進(jìn)行，所以正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率。（3）提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，要是平衡正向移動(dòng)，所以可以升溫，或及時(shí)分離出二氧化碳。選AE。加入催化劑不改變物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，不影響轉(zhuǎn)化率，增加一氧化碳的濃度，轉(zhuǎn)換率降低。（4）將反應(yīng)標(biāo)記為①②③，根據(jù)蓋斯定律，①+②-③，得熱化學(xué)方程式為：CO(g) + 2H2(g) == CH3OH（1） △H＝101 kJ·mol-1 。（5）甲中通入甲醇的一極，為原電池的負(fù)極，在堿性條件下，CH3OH -- 6e- + 8OH- == CO32-+ 6H2O ，（6）乙為電解池，石墨電極連接原電池的正極，為電解池的陽(yáng)極，剛開始電解產(chǎn)生氯氣，后產(chǎn)生氧氣，鐵為陰極，剛開始銅離子放電，所以根據(jù)丙圖，Ⅰ為陰極產(chǎn)生的氣體，Ⅱ?yàn)殛?yáng)極產(chǎn)生的氣體，t1后，石墨電極上是產(chǎn)生氧氣的電極反應(yīng)：4OH-－4e-=2H2O+O2↑ 或 2H2O－4e-=4H++O2↑。由圖像知得到224毫升的氯氣，轉(zhuǎn)移電子0.02摩爾，產(chǎn)生了336-224=112毫升氧氣，轉(zhuǎn)移電子0.005×4=0.02摩爾，所以根據(jù)電子守恒，銅離子的物質(zhì)的量=（0.02+0.02）/2=0.02摩爾，所以銅離子濃度=0.02/0.1=0.2 mol/L。（7）根據(jù)2H2O－4e-=4H++O2↑，產(chǎn)生112毫升氧氣，產(chǎn)生了0.02摩爾的氫離子，故氫離子濃度=0.02/0.1=0.1mol/L,所以pH=1.

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)，濃度積和反應(yīng)進(jìn)行的方向，化學(xué)平衡移動(dòng)，原電池和電解池原理的應(yīng)用。