Question

【題目】煤是一種重要的化工原料，人們將利用煤制取的水煤氣、焦炭、甲醚等廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中．
（1）已知：
①C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJmol﹣1
②CO2（g）+H2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=+41.3kJmol﹣1
則碳與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式為 ， 該反應在（填“高溫”、“低溫”或“任何溫度”）下有利于正向自發(fā)進行；
（2）有人利用炭還原法處理氮氧化物，發(fā)生反應C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）．向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，在T1℃時，不同時間測得各物質的濃度如下表所示：

時間（min） 濃度（mol/L）	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30
CO2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

①10～20min內，N2的平均反應速率v（N2）=；
②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是（填字母序號）
A．通入一定量的NO
B．加入一定量的活性炭
C．加入合適的催化劑
D．適當縮小容器的體積
（3）研究表明：反應CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

若反應在500℃時進行，設起始時CO和H2O的濃度均為0.020molL﹣1 ， 在該條件下達到平衡時，CO的轉化率為；
（4）用CO做燃料電池電解CuSO4溶液、FeCl3和FeCl2混合液的示意圖如圖1所示，其中A、B、D均為石墨電極，C為銅電極．工作一段時間后，斷開K，此時A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同．
①乙中A極產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積為；
②丙裝置溶液中金屬陽離子的物質的量與轉移電子的物質的量變化關系如圖2所示，則圖中③線表示的是（填離子符號）的變化；反應結束后，要使丙裝置中金屬陽離子恰好完全沉淀，需要mL5.0molL﹣1 NaOH溶液．

Answer 1

【答案】
（1）C（s）+2H2O（g）=CO2（g）+2H2（g）△H=+90.0kJ?mol﹣1；高溫
（2）0.009mol/（L?min）；AD
（3）75%
（4）2.24L；Cu2+；280
【解析】（1）已知①C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJmol﹣1②CO2（g）+H2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=+41.3kJmol﹣1
根據(jù)蓋斯定律，將①﹣②可得：C（s）+2H2O（g）=CO2（g）+2H2（g）△H=+90kJmol﹣1 ， 反應的焓變△H＞0，△S＞0，根據(jù)反應自發(fā)進行的判據(jù)
△H﹣TS＜0，所以需要高溫下發(fā)生，所以答案是：C（s）+2H2O（g）=CO2（g）+2H2（g）△H=+90.0 kJmol﹣1；高溫；（2）①10～20min內，N2的平均反應速率v（N2）= mol/（Lmin）=0.009 mol/（Lmin），所以答案是：0.009 mol/（Lmin）；②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮，氮氣，二氧化碳濃度都增大；A．通入一定量的NO，反應正向進行，達到平衡后一氧化氮、氮氣、二氧化碳濃度增大，故符合；B．加入一定量的活性炭是固體，對平衡無影響，故不符合；C．加入合適的催化劑，只能改變化學反應速率，不能改變平衡，濃度不變，故不符合；D．適當縮小容器的體積，反應前后是氣體體積不變的反應，平衡不動，但個物質濃度增大，符合要求，故符合；所以答案是：AD；（3）設CO的濃度變化量為c，三段式法用c表示出平衡時各組分個濃度，
CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g），
起始（mol/L）：0.02 0.020 0 0
轉化（mol/L）：c c c c
平衡（mol/L）：0.02﹣c 0.02﹣c c c
代入500℃時反應平衡常數(shù)有k= = =9，解得c=0.015mol/L，CO的最大所以轉化率為 ×100%=75%，
所以答案是：75%；
4）①工作一段時間后，斷開K，此時A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同，分析電極反應，B為陰極，溶液中銅離子析出，氫離子得到電子生成氫氣，設生成氣體物質的量為X，溶液中銅離子物質的量為0.1mol，電極反應為：
Cu2++2e﹣=Cu，
0.1mol 0.2mol
2H++2e﹣=H2↑，
2x x
A電極為陽極，溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣，電極反應為：
4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，
4x x
得到0.2+2x=4x，
x=0.1mol
乙中A極析出的氣體是氧氣物質的量為0.1mol，在標準狀況下的體積為2.24L，
所以答案是：2.24L；
②根據(jù)轉移電子的物質的量和金屬陽離子的物質的量的變化，可知，銅離子從無增多，鐵離子物質的量減小，亞鐵離子增加，①為Fe3+ ， ②為Fe2+ ， ③為Cu2+ ，
依據(jù)（2）計算得到電子轉移應為0.4mol，對比圖象，可知此時溶液中為Fe2+ 0.5mol，和Cu2+離子0.2mol．需要加入NaOH溶液1.4mol，體積為280ml，
所以答案是：Cu2+；280．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解反應熱和焓變的相關知識，掌握在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱，以及對化學平衡的計算的理解，了解反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實際生成產(chǎn)物的物質的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質的量×100%．