Question

【題目】能源問題是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的三大基本問題之一。

(1)焦炭可用于制取水煤氣。實(shí)驗(yàn)測(cè)得1.2 g 碳與水蒸氣完全反應(yīng)生成水煤氣時(shí)，吸收了13.16 kJ熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________；該反應(yīng)在________條件下能自發(fā)進(jìn)行（選“高溫”、“低溫”或“任意溫度”）。

(2)甲醇（CH3OH）廣泛用作燃料電池的燃料，工業(yè)上可由CO和H2來(lái)合成，化學(xué)方程式為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。如圖是在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線。

①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1________（填“>”、“<”或“=”）K2。

②若容器容積不變，下列措施不能增加CO轉(zhuǎn)化率的是________（填字母）。

a．降低溫度

b．將CH3OH(g)從體系中分離

c．使用合適的催化劑

③生成甲醇的化學(xué)反應(yīng)速率（v）與時(shí)間（t）的關(guān)系如圖所示。則圖中t2時(shí)采取的措施可能是_____；

④若在T1℃時(shí)，往一密閉容器通入等物質(zhì)的量CO和H2測(cè)得容器內(nèi)總壓強(qiáng)1MPa，40min達(dá)平衡時(shí)測(cè)得容器內(nèi)總壓強(qiáng)為0.6MPa，計(jì)算生成甲醇的壓強(qiáng)平衡常數(shù)KP＝________(MPa)-2（小數(shù)點(diǎn)后保留2位小數(shù)，用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

(3)甲醇(CH3OH)燃料電池是以鉑為電極，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，在兩極區(qū)分別加入CH3OH和O2即可產(chǎn)生電流。請(qǐng)寫出負(fù)極的電極反應(yīng)為_______________。

Answer 1

【答案】C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.6 kJ/mol 高溫 > c 加壓 66.67 CH3OH-6e-+8OH- = CO32-+6H2O

【解析】

(1)焦炭制水煤氣時(shí)，發(fā)生反應(yīng)為C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)。1.2 g 碳為0.1mol，與水蒸氣完全反應(yīng)生成水煤氣時(shí)，吸收了13.16 kJ熱量。由此可寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；該反應(yīng)的H>0，由此可確定該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的溫度。

(2)①?gòu)倪_(dá)平衡所用的時(shí)間可確定T1<T2，溫度低時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率大，則表明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，由此可得出T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系。

②a．降低溫度 ，平衡正向移動(dòng)；

b．將CH3OH(g)從體系中分離，平衡正向移動(dòng)；

c．使用合適的催化劑 ，加快反應(yīng)速率，但平衡不發(fā)生移動(dòng)。

③從增大壓強(qiáng)、升高溫度兩方面進(jìn)行分析，確定圖中t2時(shí)采取的可能措施。

④假設(shè)T1℃時(shí)，CO和H2的物質(zhì)的量都為1mol，參加反應(yīng)CO的物質(zhì)的量為x，建立三段式，然后利用“容器內(nèi)總壓強(qiáng)1MPa，40min達(dá)平衡時(shí)測(cè)得容器內(nèi)總壓強(qiáng)為0.6MPa，計(jì)算生成甲醇的壓強(qiáng)平衡常數(shù)KP。

(3)甲醇(CH3OH)燃料電池(以KOH溶液為電解質(zhì)溶液)中，在兩極區(qū)分別加入CH3OH和O2即可產(chǎn)生電流，則負(fù)極加入CH3OH，放電后生成CO32-和水，由此可寫出電極反應(yīng)式。

(1)焦炭制水煤氣時(shí)，發(fā)生反應(yīng)為C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)。1.2 g 碳為0.1mol，與水蒸氣完全反應(yīng)生成水煤氣時(shí)，吸收了13.16 kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.6 kJ/mol；該反應(yīng)的H>0，該反應(yīng)在高溫條件下能自發(fā)進(jìn)行。答案為：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.6 kJ/mol；高溫；

(2)①?gòu)倪_(dá)平衡所用的時(shí)間可確定T1<T2，溫度低時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率大，則表明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1>K2。答案為：>；

②a．降低溫度 ，平衡正向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大，a符合題意；

b．將CH3OH(g)從體系中分離，平衡正向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大，b符合題意；

c．使用合適的催化劑 ，加快反應(yīng)速率，但平衡不發(fā)生移動(dòng)，c不合題意；

故選c。答案為：c；

③從圖中可以看出，改變條件后，v正、v逆都增大，且平衡正向移動(dòng)，若為升高溫度，則平衡逆向移動(dòng)，所以應(yīng)為加壓。答案為：加壓；

④假設(shè)CO和H2的物質(zhì)的量都為1mol，參加反應(yīng)CO的物質(zhì)的量為x，建立三段式：

依題意得：，x=0.4mol，生成甲醇的壓強(qiáng)平衡常數(shù)KP=≈66.67(MPa)-2。答案為：66.67；

(3)甲醇(CH3OH)燃料電池(以KOH溶液為電解質(zhì)溶液)中，負(fù)極加入CH3OH，放電后生成CO32-和水，則負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+8OH- = CO32-+6H2O。答案為：CH3OH-6e-+8OH- = CO32-+6H2O。