Question

18．碳及其化合物有廣泛的用途．
（1）反應(yīng)C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1，達(dá)到平衡后，體積不變時(shí)，以下有利于提高H₂產(chǎn)率的措施是BC．
A．增加碳的用量　  B．升高溫度   C．用CO吸收劑除去CO　　D．加入催化劑
（2）已知，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1
則反應(yīng) CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1．
（3）CO與H₂一定條件下反應(yīng)生成甲醇（CH₃OH），可利用甲醇設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池，用KOH溶液作電解質(zhì)溶液，多孔石墨做電極，該電池負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．
（4）在一定溫度下，將CO（g）和H₂O（g）各0.16mol分別通入到體積為2.0L的恒容密閉容器中，發(fā)生以下反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下數(shù)據(jù)：

t/min	2	4	7	9
n（H2O）/mol	0.12	0.11	0.10	0.10

①其它條件不變，降低溫度，達(dá)到新平衡前 v_（逆）＜ v_（正）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②該溫度下，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{9}{25}$；
③其它條件不變，再充入0.1mol CO和0.1mol H₂O（g），平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，升高溫度、減小壓強(qiáng)、減少生成物的量都能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（2）利用蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算；
（3）依據(jù)原電池原理分析，燃料電池是燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，依據(jù)電解質(zhì)溶液時(shí)酸性溶液書寫電極反應(yīng)；
（4）①正反應(yīng)放熱，降溫時(shí)平衡正向移動(dòng)；
②平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{生成物濃度的冪次方}{反應(yīng)物濃度的冪次方}$；
③反應(yīng)前后氣體體積不變，等比例加入反應(yīng)物，平衡與原平衡等效．

解答 解：（1）A．增加碳的用量，濃度不變，平衡不移動(dòng)，故錯(cuò)誤；　                
B．升高溫度，平衡正向移動(dòng)，H₂產(chǎn)率增大，故正確；
C．用CO吸收劑除去CO，平衡正向移動(dòng)，H₂產(chǎn)率增大，故正確；　　       
D．加入催化劑，平衡不移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
故選：BC；
（2）已知：①C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），△H=+131.3kJ•mol^-1，
②C（s）+CO₂（g）?2CO（g），△H=+172.5kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①-②得：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），△H=131.3kJ•mol^-1-172.5kJ•mol^-1=-41.2kJ•mol^-1，
故答案為：-41.2kJ•mol^-1；
（3）甲醇是一種燃料，可利用甲醇設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池，用KOH溶液作電解質(zhì)溶液，多孔石墨做電極，負(fù)極電極反應(yīng)為：CH₃OH?6e-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O
故答案為：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；
（4）①正反應(yīng)放熱，降溫時(shí)平衡正向移動(dòng)，v（正）＞v（逆），故答案為：＜；
②CO和H₂O反應(yīng)了0.06mol，則CO₂和H₂生成了0.06mol，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度為：反應(yīng)物CO和H₂O為0.05mol/L，生成物CO₂和H₂為0.03mol/L，平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{生成物濃度的冪次方}{反應(yīng)物濃度的冪次方}$=$\frac{0.03mol/L×0.03mol/L}{0.05mol/L×0.05mol/L}$=$\frac{9}{25}$，故答案為：$\frac{9}{25}$；
③反應(yīng)前后氣體體積不變，與原平衡等比例加入反應(yīng)物，平衡與原平衡等效，所以，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度與原判斷相同，故答案為：不變．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了平衡移動(dòng)、蓋斯定律應(yīng)用、平衡常數(shù)的計(jì)算、等效平衡，題目難度中等．