Question

為了減少CO對大氣的污染，某研究性學習小組擬研究CO和H₂O反應轉化為綠色能源H₂，已知：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol     2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol  H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0KJ/mol
（1）1mol氫氣燃燒生成液態水時放出的熱量為

 

（2）寫出CO和 H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的熱化學方程式

 

．
（3）往1L體積不變的容器中加入0.200molCO和1.00molH₂O（g），在t℃時反應并達到平衡，若該反應的化學平衡常數K=1，則t℃時CO的轉化率為

 

；反應達到平衡后，升高溫度，此時平衡常數將

 

（填“變大”、“變小”或“不變”），平衡將向

 

（填“正”或“逆”）反應方向移動．
（4）H₂是一種理想的綠色能源，可作燃料電池；若該氫氧燃料電池以KOH為電解質溶液，其負極的電極反應式是

 

．

Answer 1

分析：（1）由2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol、H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0KJ/mol來計算；
（2）利用2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol結合蓋斯定律來寫出CO和 H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的熱化學方程式；
（3）根據化學平衡的三段法計算、平衡常數的計算來分析；
（4）氫氣為負極，失去電子，在堿性電解質溶液中，負極生成水．

解答：解：（1）由2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol、2H₂O（g）═2H₂O（l）△H=-88.0KJ/mol，即2mol氫氣燃燒生成液態水，放出的熱量為483.6kJ+88kJ=571.6kJ，
則1mol氫氣燃燒生成液態水時放出的熱量為

571.6kJ

2

=285.8kJ，故答案為：285.8kJ；
（2）由①2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol、②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol，根據蓋斯定律可知

①-②

2

得CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g），
△H=

-566kJ/mol-(-483.6kJ/mol)

2

=-41.2kJ/mol，即熱化學反應方程式為CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol，故答案為：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol；
（3）CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）
開始  0.2         1       0       0
轉化    x        x       x        x
平衡 0.2-x       1-x     x        x
t℃時反應并達到平衡，若該反應的化學平衡常數K=1，則

x×x

(0.2-x)×(1-x)

=1，
解得x=

1

6

，
所以CO的轉化率為

1 6

0.2

×100%=83.3%，
該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小，故答案為：83.3%；變小；逆；
（4）氫氣為負極，失去電子，在堿性電解質溶液中，負極生成水，則負極反應式為H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，故答案為：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O．

點評：本題綜合性較強，涉及熱化學反應方程式的計算，化學平衡的計算及移動，原電池的電極反應，注重對高考熱點的考查，題目難度中等．