Question

2．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(zhuǎn)化為綠色能源H₂．已知：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ•moL^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6KJ•moL^-1
H₂O （g）=H₂O（l）；△H=-44.0KJ•moL^-1
（1）表示氫氣燃燒熱的化學方程式中△H=-285.8kJ•moL^-1；
（2）寫出CO和H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的熱化學方程式CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol．
（3）往 1L體積不變的容器中加入0.200mol CO和1.00mol H₂O（g），在t℃時反應并達到平衡，若該反應的化學平衡常數(shù)K=1（方程式中各物質(zhì)前化學計量數(shù)為最簡比），則t℃時CO的轉(zhuǎn)化率為83.3%；反應達到平衡后，升高溫度，此時平衡常數(shù)將變小（填“變大”、“不變”或“變小”），平衡將向逆 （填“正”或“逆”）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(zhì)溶液，其負極的電極反應式是H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O．

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(jié)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(jù)化學平衡的三段法計算、平衡常數(shù)的計算來分析；
（4）氫氣為負極，失去電子，在堿性電解質(zhì)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(tài)水，放出的熱量為483.6kJ+88kJ=571.6kJ，
則1mol氫氣燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量為$\frac{571.6kJ}{2}$=285.8kJ，
故答案為：-285.8 kJ•moL^-1；
（2）由①2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol、②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol，根據(jù)蓋斯定律可知$\frac{①-②}{2}$得CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g），
△H=$\frac{-566kJ/mol-（-483.6kJ/mol）}{2}$=-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(zhuǎn)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(shù)K=1，則$\frac{x×x}{（0.2-x）×（1-x）}$=1，
解得x=$\frac{1}{6}$，
所以CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{\frac{1}{6}}{0.2}$×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(shù)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(zhì)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．