Question

為了減少煤燃燒對大氣造成的污染，煤的氣化和液化是高效、清潔利用煤炭的重要途徑，而減少CO₂氣體的排放也是人類面臨的重大課題．煤綜合利用的一種途徑如圖1所示：
（1）已知：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.3kJ?mol^-1
C（s）+2H₂O（g）═CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=+90kJ?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）將燃煤廢氣中的CO₂轉化為二甲醚的反應原理為：2CO₂（g）+6H₂（g）

催化劑

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）；△H
①該反應平衡常數(shù)表達式為K=

 

．
②已知在某壓強下，該反應在不同溫度、不同投料比時，
CO₂的轉化率如圖2所示．該反應的△H

 

（填“＞”、“＜”或“=”）0．若溫度不變，減小反應投料比[n（H₂）/n（CO₂）]，則K將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）一種新型氫氧燃料電池工作原理如圖3所示．
①寫出電極A的電極反應式

 

放電過程中，溶液中的CO₃^2-將移向電極

 

（填A或B）
②以上述電池電解飽和食鹽水，若生成0.2mol Cl₂，則至少需通入O₂的體積為

 

L（標準狀況）

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡的計算

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律構建目標方程式以及對應的焓變；
（2）①根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積進行計算；②根據(jù)溫度對平衡的影響分析△H的符號；平衡常數(shù)K只與溫度有關；
（3）①電極A為燃料電池的負極，H₂放電，生成的H⁺繼續(xù)與CO₃^2-反應生成CO₂和H₂O，電極反應式為H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O；燃料電池工作時，陰離子向負極移動；
②根據(jù)關系式：2Cl₂～O₂～4e^-計算；

解答： 解：（1）C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.3kJ?mol^-1 ①
C（s）+2H₂O（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=+90kJ?mol^-1 ②
由蓋斯定律②-①得：
CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
故答案為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1；
（2）①平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，所以平衡常數(shù)K=

c(CH3OCH3)×c3(H2O)

c2(CO2)c6(H2)

，
故答案為：K=

c(CH3OCH3)×c3(H2O)

c2(CO2)c6(H2)

，
②因為溫度越高，CO₂轉化率越小，則平衡逆移，所以該反應正方向為放熱反應，即△H＜0，K只受溫度影響，若溫度不變，減小投料比，則K不變，
故答案為：＜；不變；
（3）①電極A為燃料電池的負極，H₂放電，生成的H⁺繼續(xù)與CO₃^2-反應生成CO₂和H₂O，電極反應式為H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O；燃料電池工作時，陰離子向負極移動；
故答案為：H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O；A；
②根據(jù)關系式：2Cl₂～O₂～4e^-，若生成0.2mol Cl₂，則至少需通入0.1molO₂，其體積為0.1mol×22.4L/mol=2.24L；
故答案為：2.24．

點評：本題目綜合考查蓋斯定律的應用、化學反應平衡常數(shù)的計算和應用等方面的知識，側重于影響平衡移動及平衡常數(shù)的因素的考查，注意知識的歸納和整理是關鍵，題目難度中等．注意（4）燃料電池反應的特點．