已知反應(yīng):CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)△H=-41.2kJ/mol,生成的CO2與H2以不同的體積比混合時在合適條件下的反應(yīng)可制得CH4
(1)850℃時在一體積為10L的恒容密閉容器中,通入一定量的CO和H2O(g),CO和H2O(g)濃度變化如右圖所示,下列說法正確的是
AD
AD
(填序號).
A.達到平衡時,反應(yīng)體系最終會放出49.44kJ熱量
B.第4min時,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化,可判斷已達到平衡
C.第6min時,若升高溫度,反應(yīng)平衡常數(shù)會增大
D.第8min時,若充入CO,會導(dǎo)致v(正)>v(逆),平衡向正反應(yīng)方向移動
(2)850℃時,若在容積為2L的密閉容器中同時充入1.0mol CO、3.0mol H2O、1.0mol CO2和x mol H2.若要使上述反應(yīng)開始時向正反應(yīng)方向進行,則x應(yīng)滿足的條件是
x<3
x<3

(3)如將H2 與CO2以4:1的體積比混合,在適當(dāng)?shù)臈l件下可制得CH4.已知:
CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol
H2(g)+
12
O2(g)═H2O(l)△H2=-285.8kJ/mol
則CO2(g)與H2(g)反應(yīng)生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是
CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(l)△H=-252.9kJ/mol
CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(l)△H=-252.9kJ/mol

(4)熔融鹽燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì),以CH4為燃料,空氣為氧化劑,稀土金屬材料為電極.負極反應(yīng)式為
CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O
CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O
,正極反應(yīng)式為
O2+2CO2+4e-=2CO32-
O2+2CO2+4e-=2CO32-
.為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行,電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定.為此電池工作時必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán),則A物質(zhì)的化學(xué)式是
CO2
CO2
.實驗過程中,若通入了標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣448L(假設(shè)空氣中O2體積分數(shù)為20%),則熔融鹽燃料電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH4
44.8
44.8
L.
分析:(1)A.根據(jù)一氧化碳或水蒸氣與反應(yīng)熱的關(guān)系計算;
B.相對分子質(zhì)量與其摩爾質(zhì)量在數(shù)值上相等,根據(jù)質(zhì)量和物質(zhì)的量計算其摩爾質(zhì)量;
C.升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,根據(jù)反應(yīng)物和生成物濃度變化判斷;
D.增大反應(yīng)物濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動;
(2)要使平衡向正反應(yīng)方向移動,則濃度商應(yīng)該大于平衡常數(shù);
(3)根據(jù)蓋斯定律計算;
(4)負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng);二氧化碳參加反應(yīng),所以要不斷補充二氧化碳,根據(jù)氧氣和甲烷之間的關(guān)系式計算.
解答:解:(1)A.1.2mol水蒸氣參加反應(yīng),通常條件下放出的熱量為41.2kJ/mol×1.2mol=49.44kJ,故A正確;
B.由圖可知4min時到達平衡,隨反應(yīng)進行,混合氣體總質(zhì)量不變,總物質(zhì)的量不變,平均相對分子質(zhì)量始終不變,所以不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù),故B錯誤;
C.該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動,平衡常數(shù)減小,故C錯誤;
D.第8min時,若充入CO,反應(yīng)物濃度增大,會導(dǎo)致v(正)>v(逆),平衡向正反應(yīng)方向移動,故D正確;
故選AD;
(2)由圖可知,平衡時CO的濃度為0.08mol/L,則:
             CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
開始(mol/L):0.2    0.3       0       0      
變化(mol/L):0.12   0.12      0.12    0.12
變化(mol/L):0.08   0.18      0.12    0.12
故平衡常數(shù)k=
0.12×0.12
0.08×0.18
=1,
平衡向正反應(yīng)方向移動,濃度商小于平衡常數(shù),即
1×x
1×3
<1,解得x<3,
故答案為:x<3;
(3)已知:①CH4 (g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol
②H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)△H2=-285.8kJ/mol
由蓋斯定律,②×4-①得CO2(g)+4H2(g)═CH4 (g)+2H2O(l)△H=-252.9 kJ/mol  
故答案為:CO2(g)+4H2(g)═CH4 (g)+2H2O(l)△H=-252.9 kJ/mol;
(4)負極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O,正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為:O2+2CO2+4e-=2CO32-
電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì),可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳(CO2),所以要不斷補充二氧化碳,
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計算,若通入了標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣448L(假設(shè)空氣中O2體積分數(shù)為20%),則熔融鹽燃料電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH4體積=
448L×20%×4
8
=44.8L,
故答案為:CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O,O2+2CO2+4e-=2CO32-;CO2;44.8.
點評:本題考查較綜合,涉及原電池原理、蓋斯定律、化學(xué)平衡移動等知識點,難度較大,這些都是考試熱點,要重點掌握.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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已知反應(yīng)①:CO(g)+CuO(s)?CO2(g)+Cu(s)和反應(yīng)②:H2(g)+CuO(s)?Cu(s)+H2O(g)在相同的溫度下的平衡常數(shù)分別為K1和K2,該溫度下反應(yīng)③:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)為K.則下列說法正確的是( 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

氨在國民經(jīng)濟中占有重要的地位,請參與下列探究.
(1)生產(chǎn)氫氣:將水蒸氣通過紅熱的炭即產(chǎn)生水煤氣.C(s)+H2O(g)?H2(g)+CO(g)△H=+131.3kJ/mol,△S=+133.7J/K
該反應(yīng)在低溫下能否自發(fā)
 
(填:能或否).
(2)已知在400℃時,N2 (g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0   的K1=0.5,
①2NH3(g)?N2 (g)+3H2(g)的K2=
 
(填數(shù)值).
②400℃時,在0.5L的反應(yīng)容器中進行合成氨反應(yīng),一段時間后,測得N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol,則此時反應(yīng)V(N2
 
V(N2(填:>、<、=、不能確定).
(3)已知反應(yīng):CO(g)+2H2(g)?CH3OH (g)△H<0
a.該反應(yīng)在一定條件下達到平衡后,在保證H2濃度不變的情況下,增大容器的體積,試根據(jù)平衡常數(shù),判斷平衡
 

A.向正反應(yīng)方向移動  B.向逆反應(yīng)方向移動   C.不移動
b.若該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖所示:
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t2時的平衡常數(shù)K與t1時的相比可能
 
(填字母代號)
A.增大    B.減小  C.不變.

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

已知反應(yīng)①:CO(g)+CuO(s)?CO2(g)+Cu(s)和反應(yīng)②:H2(g)+CuO(s)?Cu(s)+H2O(g)在相同的溫度下的平衡常數(shù)分別為K1和K2,該溫度下反應(yīng)③:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)為K.則下列說法正確的是(  )
A.反應(yīng)①的平衡常數(shù)K1=
c(CO2)?c(Cu)
c(CO)?c(CuO)
B.反應(yīng)③的平衡常數(shù)K=
K1
K2
C.對于反應(yīng)③,恒容時,溫度升高,H2 的濃度減小,則該反應(yīng)的焓變?yōu)檎?/td>
D.對于反應(yīng)③,恒溫恒容下,增大壓強,H2 的濃度一定減小

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科目:高中化學(xué) 來源:2012年山東省淄博一中高考化學(xué)三模試卷(解析版) 題型:解答題

已知反應(yīng):CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)△H=-41.2kJ/mol,生成的CO2與H2以不同的體積比混合時在合適條件下的反應(yīng)可制得CH4
(1)850℃時在一體積為10L的恒容密閉容器中,通入一定量的CO和H2O(g),CO和H2O(g)濃度變化如右圖所示,下列說法正確的是______(填序號).
A.達到平衡時,反應(yīng)體系最終會放出49.44kJ熱量
B.第4min時,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化,可判斷已達到平衡
C.第6min時,若升高溫度,反應(yīng)平衡常數(shù)會增大
D.第8min時,若充入CO,會導(dǎo)致v(正)>v(逆),平衡向正反應(yīng)方向移動
(2)850℃時,若在容積為2L的密閉容器中同時充入1.0mol CO、3.0mol H2O、1.0mol CO2和x mol H2.若要使上述反應(yīng)開始時向正反應(yīng)方向進行,則x應(yīng)滿足的條件是______.
(3)如將H2 與CO2以4:1的體積比混合,在適當(dāng)?shù)臈l件下可制得CH4.已知:
CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol
H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H2=-285.8kJ/mol
則CO2(g)與H2(g)反應(yīng)生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是______.
(4)熔融鹽燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì),以CH4為燃料,空氣為氧化劑,稀土金屬材料為電極.負極反應(yīng)式為______,正極反應(yīng)式為______.為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行,電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定.為此電池工作時必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán),則A物質(zhì)的化學(xué)式是______.實驗過程中,若通入了標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣448L(假設(shè)空氣中O2體積分數(shù)為20%),則熔融鹽燃料電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH4______L.

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