Question

科研人員通過(guò)向地下煤層氣化爐中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法，產(chǎn)出了高熱值的煤炭氣，主要成分是CO和H₂．
（1）已知：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1①
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1②
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1③
①反應(yīng)CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g），△H=

 

kJ?mol^-1．
②標(biāo)準(zhǔn)狀況下33.6L煤炭氣（CO、H₂）與氧氣完全反應(yīng)生成CO₂和H₂O，反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移

 

mol e^-．
（2）某種熔融鹽燃料電池，兩電極分別通煤炭氣（CO、H₂）、空氣與CO₂的混合氣體，Li₂CO₃和Na₂CO₃混合物做電解質(zhì)．若負(fù)極的氣體按物質(zhì)的量之比為1：1參與反應(yīng)，該電極反應(yīng)式為

 

．
（3）恒容密閉容器中充有10mol CO與20mol H₂，在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；
CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．
①若在A點(diǎn)時(shí)容器的體積為V_AL，則該溫度下的平衡常數(shù)K=

 

；
②自反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間t_A

 

t_C（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③在不改變反應(yīng)物用量的情況下，為提高CO的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律來(lái)計(jì)算得到；依據(jù)n=

V

22.4

計(jì)算物質(zhì)的量結(jié)合化學(xué)方程式的電子轉(zhuǎn)移計(jì)算；
（2）該燃料電池中，負(fù)極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水；
（3）①A、B點(diǎn)是同溫度下的平衡，轉(zhuǎn)化率變化，但平衡常數(shù)不變，根據(jù)A點(diǎn)溫度下的轉(zhuǎn)化率求平衡時(shí)各種物質(zhì)的濃度，依據(jù)平衡常數(shù)概念計(jì)算得到；
②C點(diǎn)溫度高速率達(dá)，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間短；
③提高CO的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是改變條件促使平衡正向進(jìn)行．

解答： 解：（1）C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ/mol①
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₂=+131.3kJ/mol③
由蓋斯定律①-③得到CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g）△H=-524.8KJ/mol；
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，33.6L的煤炭合成氣物質(zhì)的量為1.5mol，與氧氣完全反應(yīng)生成CO₂和H₂O，反應(yīng)過(guò)程中2mol合成氣完全反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移4mol，所以1.5mol合成氣反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子3mol；
故答案為：-524.8；3；
（2）該燃料電池中，負(fù)極的氣體按物質(zhì)的量之比為1：1參與反應(yīng)，則負(fù)極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O，
故答案為：CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O；
（3）①依據(jù)圖象分析可知AB是同溫度下的平衡，平衡常數(shù)隨溫度變化，所以平衡常數(shù)不變；
          CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初起濃度 

10

Va

mol/L   

20

Va

mol/L     0
變化量  

5

Va

mol/L   

10

Va

mol/L     

5

Va

mol/L
平衡量 

5

Va

mol/L    

10

Va

mol/L     

5

Va

mol/L
故K=

5 Va

5 Va ?( 10 Va )2

L²?mol^-2，
故答案為：

Va2

100

L²?mol^-2；
②達(dá)到A、C兩點(diǎn)的平衡狀態(tài)所需的時(shí)間，C點(diǎn)溫度高反應(yīng)速率快達(dá)到反應(yīng)速率需要的時(shí)間短，t_A＞t_C，故答案為：大于；
③反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，提高CO的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是降溫、加壓、分離出甲醇，故答案為：降溫、加壓、將甲醇從混合體系中分離出來(lái)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡標(biāo)志判斷，圖象分析，影響平衡的因素分析判斷，化學(xué)平衡移動(dòng)原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．