Question

科學家開發(fā)出一種“潔凈煤技術(shù)”，通過向地下煤層“氣化爐”中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法，連續(xù)產(chǎn)出高熱值的煤炭氣，其主要成分是CO和H₂．“氣化爐”中發(fā)生的主要反應有：
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ?mol^-1
（1）“氣化爐”中CO₂與C反應轉(zhuǎn)化為CO，該反應的熱化學方程式是

 

（2）用煤炭氣合成甲醇的反應為：CO（g）+H₂（g）?CH₃OH（g）．在密閉容器中，將CO和H₂按一定的物質(zhì)的量混合，進行反應，如圖1是該反應在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線．
①生成甲醇的反應是

 

反應（填“放熱”或“吸熱”）．
②若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，如圖2中3個圖中，既正確又能說明反應在t₁時刻達到平衡狀態(tài)的是

 

（填正確答案標號） 

③在不改變原料用量的前提下，為提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是

 

（答對一種措施即可）．
（3）近年來，中國科學院長春應用化學研究所在甲醇燃料電池技術(shù)研究方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及上推式電堆，甲醇燃料電池的工作原理如圖3所示．
 ①該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為

 

，c口通入的物質(zhì)為

 

．
 ②該電池正極的電極反應式為

 

．
 ③工作一段時間后，當6.4克甲醇完全反應生成CO₂時，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,常見化學電源的種類及其工作原理,化學平衡建立的過程,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算所需熱化學方程式；
（2）①分析圖象，先拐先平，溫度高，一氧化碳轉(zhuǎn)化率隨溫度升高減小，平衡逆向進行；
②a、到達平衡后正、逆速率相等，不再變化；
b、t₁時刻后二氧化碳、CO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，最后不再變化；
c、到達平衡后各組分的含量不發(fā)生變化；
③溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動；增大壓強，平衡向正反應方向移動；
（3）①根據(jù)氫離子移動方向知，右側(cè)電極為正極，左側(cè)電極為負極，負極上通入燃料；
②負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應；
③根據(jù)甲醇和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算．

解答： 解：（1）已知：①C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，②CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ?mol^-1，
利用蓋斯定律將①-②可得C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172.5 kJ?mol^-1，
故答案為：C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172.5 kJ?mol^-1；
（2）①分析圖象，先拐先平，溫度高，T₂＞T₁，一氧化碳轉(zhuǎn)化率隨溫度升高減小，平衡逆向進行，逆向是吸熱反應，正反應為放熱反應；
故答案為：放熱；
②a、到達平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時刻V_正最大，之后隨反應進行速率發(fā)生變化，未到達平衡，故a錯誤；
b、t₁時刻后二氧化碳、CO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，t₁時刻未到達平衡狀態(tài)，故b錯誤；
d、NO的質(zhì)量分數(shù)為定值，t₁時刻處于平衡狀態(tài)，故c正確，
故答案為：c；
③增大反應物的轉(zhuǎn)化率，只能使平衡向正向移動，而影響平衡移動的因素只有三個，溫度、壓強、濃度，本題只能是降溫或加壓，或分離出甲醇；
故答案為：降溫或加壓；
故答案為：降低溫度（或增大壓強、分理出甲醇等）；
（3）①據(jù)氫離子移動方向知，右側(cè)電極為正極，c口通氧氣，左側(cè)電極為負極，b口為負極上通入燃料甲醇，故答案為：CH₃OH，O₂；
②正極上氧氣得電子和氫離子反應生成水，電極反應式為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，負極上甲醇失電子和水反應生成二氧化碳和氫離子，電極反應式為2CH₃OH-12e^-+2H₂O=2CO₂↑+12H⁺，故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
③根據(jù)2CH₃OH-12e^-+2H₂O=2CO₂+12H⁺知，甲醇和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式得，當6.4g甲醇完全反應生成CO₂時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

6.4g

32g/mol

=1.2mol，則轉(zhuǎn)移電子個數(shù)為1.2N_A，
故答案為：1.2N_A；

點評：本題考查了蓋斯定律求焓變、化學平衡影響因素、原電池原理分析判斷，化學反應速率概念計算應用，注意平衡的條件分析和原電池電極名稱是解題關(guān)鍵，題目難度中等．