题目

题型：不详难度：来源：

（19分）碳及其化合物有广泛的用途。
（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为：
C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g) ΔH=" +131.3" kJ•mol^-1，以上反应达到平衡后，在体积不变的条件下，以下措施加快反应速率且有利于提高H₂O的平衡转化率的是         。(填序号)

A．升高温度

B．增加碳的用量

C．加入催化剂

D．用CO吸收剂除去CO E.增大压强

（2）又知，C（s）+ CO₂（g） 2CO（g） △H=+172.5kJ•mol^-1
写出C（s）与H₂O（g）反应生成CO₂（g）和H₂（g）的热化学方程式                            。  
（3）甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用KOH溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，该电池负极反应式为：                         。
若用该电池提供的电能电解600mLNaCl溶液，设有0.01molCH₃OH完全放电，NaCl足量，且电解产生的Cl₂全部溢出，电解前后忽略溶液体积的变化，则电解结束后所得溶液的pH=                
（4）将一定量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中，发生以下反应：
CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下数据：

温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所x需时间/min
	H2O	CO	H2	CO
900	1.0	2.0	0.4	1.6	3.0

通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字)　　　　　　　　　　。
改变反应的某一条件，反应进行到tmin时，测得混合气体中CO₂的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 4.5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，反应的离子方程式为（用一个离子方程式表示）　　　　　。
（5）工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H₂用于合成氨。合成氨反应原理为：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)  ΔH＝-92.4kJ•mol^-1。实验室模拟化工生产，分别在不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如下图。
不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如下图1。
    
图1                             图2
请回答下列问题：
①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为                 。
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，其它条件相同，请在上图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH₃浓度随时间变化的示意图。

答案

（1）A （2分）  
（2）C(s)+2H₂O(g)CO₂(g)+2H₂(g) ∆H="90.1" kJ•mol^-1（3分）
（3）CH₃OH(g) +8OH‾-6e^-=CO₃²‾ +6H₂O （3分）  13（2分）
（4）K= ==0.17  （3分）
2CO₂ +3OH^- ===CO₃^2- + HCO₃^- + H₂O （3分）
（5）①使用催化剂（1分）。
②   （2分，纵坐标起点可以大于0。Ⅲ比Ⅰ快1分，比Ⅰ少1分）

解析

试题分析：（1）A、升高温度，化学反应速率加快，正反应为吸热反应，平衡向正反应方向移动，提高H₂O的平衡转化率，正确；B、碳为固体，增加碳的量，反应速率和平衡都不变，错误；C、加入催化剂，平衡不移动，错误；D、用CO吸收剂除去CO可提高H₂O的平衡转化率，但反应速率减小，错误；E、增大压强，平衡向逆反应方向移动，H₂O的平衡转化率减小，错误。
（2）首先写出C（s）与H₂O（g）反应生成CO₂（g）和H₂（g）的化学方程式并注明状态，C(s)+2H₂O(g)CO₂(g)+2H₂(g)，然后根据盖斯定律求焓变，∆H=2∆H₁—∆H₂="2×131.3" kJ•mol^-1—172.5kJ•mol^-1="90.1" kJ•mol^-1，可得热化学方程式。
（3）甲醇在电池负极上失去电子，KOH溶液作电解质溶液，生成CO₃²‾和H₂O，配平可得电解方程式：CH₃OH(g) +8OH‾-6e^-=CO₃²‾ +6H₂O；电池和电解池通过的电量相等，根据电极方程式和电子转移可得：CH₃OH ~ 6e‾ ~ 6OH‾，则n（OH‾）=6n（CH₃OH）=0.06mol，则c（OH‾）=0.06mol÷0.6L=0.1mol•L‾¹，可得pH=13。
（4）根据三段式进行计算：
H₂O (g) + CO(g)  H₂(g) + CO₂(g)
起始浓度（mol•L‾¹）    0.5      1          0      0
转化浓度（mol•L‾¹）    0.2     0.2         0.2     0.2
平衡浓度（mol•L‾¹）    0.3     0.8         0.2     0.2
K= ==0.17
若CO₂与NaOH的物质的量之比为1:1，生成NaHCO₃，若CO₂与NaOH的物质的量之比为1:2，生成Na₂CO₃，题目所给CO₂物质的量为0.6mol，NaOH的物质的量为：0.2L×4.5mol•L‾¹=0.9mol，二者物质的量之比为2:3，生成CO₃²‾和HCO₃‾，配平可得离子方程式：2CO₂ +3OH^- ===CO₃^2- + HCO₃^- + H₂O
（5）根据图像可知实验Ⅱ反应速率加快，但化学平衡没有移动，所以实验Ⅱ改变的条件为使用了催化剂；实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，反应速率加快，因为该反应为放热反应，所以升温平衡向逆反应方向移动，平衡时NH₃的平衡浓度减小，可画出图像。