Question

過度排放CO₂會造成“溫室效應”，為了減少煤燃燒對環境造成的污染，煤的氣化是高效、清潔利用煤炭的重要途徑。煤綜合利用的一種途徑如圖所示。

（1）已知①C(s) ＋ H₂O(g) = CO(g)＋H₂(g)      ΔH₁＝＋131.3 kJ·mol^－1

②C(s) ＋ 2H₂O(g) = CO₂(g) ＋ 2H₂(g)  ΔH₂＝＋90 kJ·mol^－1

則一氧化碳與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式是   ________________________，

（2）用下圖原電池裝置可以完成過程⑤的轉化，該裝置b電極的電極反應式是_______________________。

（3）在壓強為0.1 MPa條件下，容積為V L的密閉容器中a mol CO與2a mol H₂在催化劑作用下反應生成甲醇：

CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)，CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如下圖所示，則：

①p₁________p₂(填“＞”、“＜”或“＝”)。

②在其他條件不變的情況下，向容器中再增加a mol CO與2a mol H₂，達到新平衡時，CO的平衡轉化率________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

③在p₁下，100 ℃時，CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)反應的平衡常數為________(用含a、V的代數式表示)。

（4）如圖表示CO₂與H₂反應生成CH₃OH和H₂O的過程中能量(單位為kJ·mol^－1)的變化：

關于該反應的下列說法中，正確的是________(填編號)。

A．ΔH＞0，ΔS＞0              B．ΔH＞0，ΔS＜0

C．ΔH＜0，ΔS＜0              D．ΔH＜0，ΔS＞0

（5）為探究反應原理，現進行如下實驗，在體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定條件下發生反應：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)，測得CO₂(g)和CH₃OH(g)的濃度隨時間變化的曲線如圖所示：

①從反應開始到平衡，CO₂的平均反應速率v(CO₂)＝________。

②下列措施中能使化學平衡向正反應方向移動的是________(填編號)。

A．升高溫度             B．將CH₃OH(g)及時液化移出

C．選擇高效催化劑       D．再充入1 mol CO₂和3 mol H₂

 

Answer 1

【答案】

（1） CO(g)＋H₂O(g)=CO₂(g)＋H₂(g)　ΔH＝－41.3 kJ·mol^－1　（2） O₂ +4e^－ +2H₂O = 4OH^—　               （3）①＜②    V ² / a²　　③增大     （4）C　   （5）①0.075 mol/( L·min). ②BD

【解析】

試題分析：（1）②-①可得：CO(g)＋H₂O(g)=CO₂(g)＋H₂(g)　ΔH＝－41.3 kJ/mol^.. （2）在燃料電池中，通入燃料的電極作負極，通入氧氣的電極作正極。a電極是負極，b電極是正極。b電極的電極反應式是O₂ +4e^－ +2H₂O = 4OH^—　（3） ①由圖可以看出：在溫度相同時，轉化率P2>P1。根據平衡移動原理：在其它條件不變的情況下。增大壓強，化學平衡向氣體體積減小的方向移動。即向正反應方向移動。這時反應物的轉化率提高。所以P1<P2. ②在其他條件不變的情況下，向容器中再增加a mol CO與2a mol H₂。即增大了體系的壓強，這時化學平衡向正反應方向移動。故達到新平衡時，CO的平衡轉化率增大。③在p₁下，100 ℃時，CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)反應的平衡常數為K=C (CH₃OH)/ { C(CO)·C²(H₂)} =( a/2V)：{(a/2V) ·(a/V)}²= V ² / a².（4）CO₂(g)+3H₂（g）CH₃OH(g)+CO(g).由圖可看出該反應的正反應是放熱反應。該反應的正反應是個氣體體積減小的放熱反應。所以△H<0；△S<0。選項為：C。（5）①從反應開始到平衡，CO₂的平均反應速率v(CO₂)=（1-0.25）mol/L÷10min=0.075 mol/( L·min). ②A升高溫度化學平衡向吸熱方向移動。由于該反應的正反應是放熱反應所以升高溫度化學平衡向逆反應方向移動。B．減小生成物的濃度，化學平衡向正反應方向移動。故將CH₃OH(g)及時液化移出可使平衡向正反應方向移動，C．催化劑 對化學平衡無影響。D．達到平衡時若再充入1 mol CO₂和3 mol H₂ ，即增大了壓強，化學平衡向氣體體積減小的方向及正反應方向移動。所以能使化學平衡向正反應方向移動的措施是BD。

考點：考查熱化學方程式的書寫、化學平衡常數的計算及外界條件對化學平衡的影響等知識。