Question

7．（1）已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H=-41.2kJ/mol，850℃時在一體積為10L的恒容密閉容器中，通入一定量的CO和H₂O，CO和H₂O濃度變化如圖1所示：

下列說法正確的是BD（填序號）
A．達到平衡時，氫氣的物質(zhì)的量是0.12mol
B．達到平衡時，反應(yīng)體系最終會放出49.44kJ熱量
C．4min內(nèi)CO₂的反應(yīng)速率為0.003mol/（L•min）
D．第6min時，若升高溫度，反應(yīng)平衡常數(shù)會減小
E．第8min時，若充入氦氣，會導致v_正（CO）＜v_逆（H₂O）
（2）850℃時，若在容積為2L的密閉容器中同時充入1.0mol CO，3.0mol H₂O，amol CO₂和bmol H₂．若達平衡時各組分體積分數(shù)都與（2）中平衡時相同，則a=3mol，b=3mol．
（3）華盛頓大學的研究人員研究出一種方法，可實現(xiàn)水泥生產(chǎn)時CO₂零排放，其基本原理如圖2所示：
①上述生產(chǎn)過程的能量轉(zhuǎn)化方式是太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學能．
②上述電解反應(yīng)在溫度小于900℃時進行碳酸鈣先分解為CaO和CO₂，電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，陽極的電極反應(yīng)式為2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑，則陰極的電極反應(yīng)式為3CO₂+4e^-═C+2CO₃^2-．

Answer 1

分析 （1）A．由圖可知，平衡時△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，利用濃度變化量之比等于化學計量數(shù)之比計算△c（H₂），再根據(jù)n=cV計算n（H₂）；
B．850℃時該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H≠-41.2kJ/mol；
C．隨反應(yīng)進行，混合氣體總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量不變，平均相對分子質(zhì)量不變；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動；
E．恒容密閉容器中，若充入氦氣，體積不變，各物質(zhì)的濃度不變，速率不變；
（2）根據(jù)等效平衡，若起始的量與原平衡起始的量等比例即可；
（3）①依據(jù)圖示可知是太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學能的變化過程；
②上述電解反應(yīng)在溫度小于900℃時進行碳酸鈣先分解為Ca0和CO₂，電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，則陽極的電極反應(yīng)是碳酸根離子失電子生成氧氣的過程，陰極是二氧化碳得到電子生成碳，依據(jù)電子守恒和傳導離子配平書寫電極反應(yīng)；

解答 解：（1）A．由圖可知，平衡時△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，濃度變化量之比等于化學計量數(shù)之比，故△c（H₂）=△c（CO）=0.12mol/L，故n（H₂）=0.12mol/L×10L=1.2mol，故A錯誤；
B．生成1.2mol氫氣，通常條件下放出的熱量為41.2kJ×$\frac{1.2mol}{1mol}$=49.44kJ，850℃時該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H≠-41.2kJ/mol，故B正確；
C．由圖可知4min時到達平衡，隨反應(yīng)進行，混合氣體總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量不變，平均相對分子質(zhì)量不變；所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不變化，故C錯誤；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，平衡常數(shù)減小，故D正確；
E．恒容密閉容器中，若充入氦氣，體積不變，各物質(zhì)的濃度不變，速率不變，故E錯誤；
故答案為：BD．
（2）在容積為2L的密閉容器中同時充入1.0mol CO，3.0mol H₂O，amol CO₂和bmol H₂，若要與（1）中平衡是等效平衡，則全部轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，與（1）中起始的量等比例即可；
設(shè)實際轉(zhuǎn)化的CO₂和 H₂為xmol，所以轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物時，c（CO）=$\frac{1+x}{2}$mol/L，c（H₂O）=$\frac{3+x}{2}$mol/L，已知（1）中反應(yīng)物的起始量為c（CO）=0.2mol/l，c（H₂O）=0.3mol/l；
則$\frac{\frac{1+x}{2}}{\frac{3+x}{2}}$=$\frac{0.2}{0.3}$=，解得：x=3；所以初始時CO₂和 H₂的物質(zhì)的量均為3mol，即a=b=3；
故答案為：3；3；
（3）①依據(jù)圖示可知是太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學能的變化過程，故答案為：太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學能；
②述電解反應(yīng)在溫度小于900℃時進行碳酸鈣先分解為Ca0和CO₂，電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，則陽極的電極反應(yīng)是碳酸根離子失電子生成氧氣的過程，電極反應(yīng)為：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑，陰極是二氧化碳得到電子生成碳，依據(jù)電子守恒和傳導離子配平書寫電極反應(yīng)為：3CO₂+4e^-═C+2CO₃^2-；
故答案為：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑，3CO₂+4e^-═C+2CO₃^2-，
故答案為：3CO₂+4e^-═C+2CO₃^2-．

點評 本題考查化學平衡圖象及有關(guān)計算、鹽的水解原理的應(yīng)用、熱化學方程式、原電池原理的應(yīng)用及電子轉(zhuǎn)移的計算等，涉及的知識點較多，題目難度較大．