Question

碳、氯、硫及其化合物有廣泛的用途．
Ⅰ．（1）將水蒸氣通過(guò)紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，以上反應(yīng)達(dá)到平衡后，在體積不變的條件下，以下措施有利于提高H₂O的平衡轉(zhuǎn)化率的是

 

．（填序號(hào)）
A．升高溫度　  B．增加碳的用量   C．加入催化劑　　D．用CO吸收劑除去CO
（2）又知，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1，則CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的焓變△H=

 

．
（3）CO與H₂在一定條件下可反應(yīng)生成甲醇，CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．甲醇是一種燃料，可利用甲醇設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池，用稀硫酸作電解質(zhì)溶液，多孔石墨做電極，該電池負(fù)極反應(yīng)式為：

 

．
Ⅱ．如圖甲、乙是電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置．

（1）若甲、乙兩燒杯中均盛有NaCl溶液．
①甲中石墨棒上的電極反應(yīng)式為

 

．
②將濕潤(rùn)的淀粉KI試紙放在乙燒杯上方，發(fā)現(xiàn)試紙先變藍(lán)后褪色，這是因?yàn)檫^(guò)量的Cl₂氧化了生成的I₂．若反應(yīng)中Cl₂和I₂的物質(zhì)的量之比為5：1，且生成兩種酸，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）若甲、乙兩燒杯中均盛有CuSO₄溶液．
①甲中鐵棒上的電極反應(yīng)式為

 

．
②如果起始時(shí)乙中盛有200mL pH=5的CuSO₄溶液（25℃），一段時(shí)間后溶液的pH變?yōu)?，若要使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可向溶液中加入

 

（填寫物質(zhì)的化學(xué)式）

 

g．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,反應(yīng)熱和焓變,原電池和電解池的工作原理

專題：基本概念與基本理論

分析：Ⅰ、（1）達(dá)到平衡后，體積不變時(shí)，能提高H₂O的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)是氣體體積不變的吸熱反應(yīng)；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算分析得到；
（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)；
Ⅱ、（1）①甲是原電池反應(yīng)，鐵做負(fù)極失電子，正極是氧氣得到電子生成氫氧根離子；
②Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合價(jià)降低，由電子守恒及Cl₂和I₂的物質(zhì)的量之比為5：1來(lái)判斷反應(yīng)后I元素的化合價(jià)，以此來(lái)書寫化學(xué)反應(yīng)；
（2））①甲為原電池裝置，鐵作負(fù)極，鐵失電子；
②根據(jù)電解硫酸銅的化學(xué)反應(yīng)及元素守恒來(lái)判斷加入的物質(zhì)使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，再由溶液的pH的變化計(jì)算加入物質(zhì)的質(zhì)量．

解答： 解：Ⅰ、（1）達(dá)到平衡后，體積不變時(shí)，能提高H₂O的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)是氣體體積不變的吸熱反應(yīng)；
A．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)速率增大，有利于提高H₂O的平衡轉(zhuǎn)化率，故A符合；
B．增加碳的用量，固體不改變化學(xué)平衡，水的轉(zhuǎn)化率不變，故B不符合；   
C．加入催化劑改變化學(xué)反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，水的轉(zhuǎn)化率不變，故C不符合；　　
D．用CO吸收劑除去CO，平衡正向進(jìn)行，水的轉(zhuǎn)化率增大，故D符合；
故答案為：AD；
（2）①C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1，
②C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律②-①得到，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），△H=-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，用稀硫酸作電解質(zhì)溶液，多孔石墨做電極，負(fù)極電極反應(yīng)為：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；
故答案為：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；
Ⅱ．（1）①甲為原電池裝置，石墨棒上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，
故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合價(jià)降低，生成鹽酸，反應(yīng)中Cl₂和I₂的物質(zhì)的量之比為5：1，設(shè)I元素的化合價(jià)為x，則5×2×1=1×2×x，解得x=+5，則生成碘酸，所以發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃，故答案為：5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃；
（2））①甲為原電池裝置，鐵作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e^-═Fe²⁺，故答案為：Fe-2e^-═Fe²⁺；
②由2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，要使溶液恢復(fù)原狀態(tài)，可加入CuO（或CuCO₃），一段時(shí)間后溶液的pH變?yōu)?，則c（H⁺）=0.1mol/L-10^-5mol/L=0.1mol/L，
n（H⁺）=0.2L×0.1mol/L=0.02mol，則由電解反應(yīng)可知析出的Cu的物質(zhì)的量為0.01mol，由Cu原子守恒可知，m（CuO）=0.01mol×80g/mol=0.8g，或m（CuCO₃）=0.01mol×124g/mol=1.24g，
故答案為：CuO（或CuCO₃）；0.8（或1.24）．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及原電池、電解質(zhì)以及化學(xué)平衡問(wèn)題，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，為高頻考點(diǎn)，注意把握化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用以及平衡移動(dòng)的影響因素，原電池與電解池的工作原理，明確電極反應(yīng)及利用電子守恒、元素守恒等計(jì)算是解答本題的關(guān)鍵，難度中等．