Question

CO和H₂可作為能源和化工原料，應用十分廣泛．
（1）已知：C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1
則反應CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）的△H=

-524.8

kJ?mol^-1．
標準狀況下的煤炭氣（CO、H₂）33.6L與氧氣反應生成CO₂和H₂O，反應過程中轉(zhuǎn)移

3

mol電子．
（2）熔融碳酸鹽燃料電池（MCFS），是用煤氣（CO+H₂）作負極燃氣，空氣與CO₂的混合氣為正極助燃氣，用一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔點混合物做電解質(zhì)，以金屬鎳（燃料極）為催化劑制成的．負極的電極反應式為

CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂、H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O；

；則該電池的正極反應式是

O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-

．
（3）密閉容器中充有10mol CO與20mol H₂，在催化劑作用下反應生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）；CO的轉(zhuǎn)化率（α）與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示．

①若A、B兩點表示在某時刻達到的平衡狀態(tài)，此時在A點時容器的體積為10L，則該溫度下的平衡常數(shù)K=

1

；此時在B點時容器的體積V_B

小于

10L（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②若A、C兩點都表示達到的平衡狀態(tài)，則自反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間t_A

大于

t_C（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③在不改變反應物用量情況下，為提高CO轉(zhuǎn)化率可采取的措施是

降溫、加壓，將甲醇從混合體系中分離出來

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)①C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1；②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1；③C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1
三個熱化學方程式，利用蓋斯定律，將①-③可得反應CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）的反應熱，根據(jù)CO、
H₂參加的量計算轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目；
（2）CO、H₂具有還原性，在負極上發(fā)生氧化反應生成CO₂和H₂O，氧氣具有氧化性，在正極上發(fā)生還原反應，結(jié)合電解質(zhì)書寫電極反應式；
（3）①根據(jù)圖象判斷出平衡時的各種物質(zhì)的濃度，用平衡常數(shù)的表達式進行計算；在相同溫度下，根據(jù)AB兩點的轉(zhuǎn)化率判斷平衡移動的分析，以此判斷壓強的大小，
②根據(jù)溫度對反應的影響來判斷，溫度越高，反應速率越大；
③根據(jù)反應的特征可從溫度、壓強、濃度等因素改變條件使平衡向正方向移動，從而提高轉(zhuǎn)化率．

解答：解：（1）根據(jù)①C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1；②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1；③C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1三個熱化學方程式，利用蓋斯定律，將①-③可得反應CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）；△H=，=-393.5kJ?mol^-1-131.3kJ?mol^-1=-524.83kJ?mol^-1；CO、H₂與氧氣反應的方程式分別為：2CO++O₂

點燃  .

2CO₂；2H₂+O₂

點燃  .

2H₂O，從方程式可以看出相同物質(zhì)的量的CO、H₂燃燒轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等，所以標準狀況下CO、H₂33.6L與氧氣反應生成CO₂和H₂O轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為：

33.6L

22.4L/mol

×2=3mol，故答案為：-524.8； 3；
（2）CO、H₂具有還原性，在負極上發(fā)生氧化反應生成CO₂和H₂O，電極反應式為：CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂；H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O；氧氣具有氧化性，在正極上發(fā)生還原反應，電極反應式為：O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
故答案為：CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂、H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O；O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
（3）①根據(jù)圖象可以看出，A點時CO的轉(zhuǎn)化率為50%，則平衡時各物質(zhì)的量濃度為：c（CO）=0.5mol/L；c（H₂）=1mol/L；c（CH3OH）=0.5mol/L；所以平衡常數(shù)為=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

=

0.5

12×0.5

=1； 從A點轉(zhuǎn)變?yōu)锽點，CO的轉(zhuǎn)化率增大，平衡向正向移動，應增大壓強，所以在B點時容器的體積小于10L，故答案為：1；小于；
 ②升高溫度，反應速率增大，反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間要少，所以反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間t_A
大于t_C；故答案為：大于；
③提高轉(zhuǎn)化率應使平衡向正反應方向移動，根據(jù)反應方程式的特征可明顯判斷出可采取的措施為：降溫、加壓，將甲醇從混合體系中分離出來，故答案為：降溫、加壓，將甲醇從混合體系中分離出來．

點評：本題較為綜合，從多個角度考查化學反應與能量、電化學、化學平衡等知識，具有一定難度，學習中注意蓋斯定律的應用、電極反應式的書寫、平衡移動的判斷等問題．