Question

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）氫氣的燃燒熱△H=

 

kJ?moL^-1
（2）①寫出CO和H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的熱化學方程式

 

②往 1L體積不變的容器中加入1.00mol 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K=1，則t℃時CO的轉化率為

 

；反應達到平衡后，升高溫度，平衡將向

 

 （填“正”或“逆”）方向移動
③為了提高CO的轉化率，可采取的措施是

 

．
A．增大的CO濃度   B．增大的H₂O（g）濃度   C．使用催化劑    D．降低溫度
（3）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為電解質溶液，其負極的電極反應式是

 

．

Answer 1

考點：有關反應熱的計算,熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素,化學平衡的計算

專題：

分析：（1）通常條件下，1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出的熱量為氫氣的燃燒熱．利用蓋斯定律，根據已知熱化學方程式乘以合適的系數進行相應加減構造目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的系數進行相應的加減，據此書寫判斷；
（2）①利用蓋斯定律，根據已知熱化學方程式乘以合適的系數進行相應加減構造目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的系數進行相應的加減；
②令參加反應的CO的物質的量為nmol，利用三段式用n表示出平衡時各組分的物質的量，由于各物質的化學計量數都為1，用物質的量代替濃度代入平衡常數計算n的值，再利用轉化率定義計算；升高溫度平衡向吸熱反應移動，結合①中的熱化學方程式判斷，升高溫度平衡移動方向；
③為了提高CO的轉化率，應使平衡向正反應移動，結合選項判斷平衡移動進行判斷．注意增大CO的濃度，平衡向正反應移動，但CO的轉化率降低；
（3）原電池負極發(fā)生氧化反應，氫氣在負極放電，在堿性條件下，氫氣放電生成水．

解答： 解：（1）已知：①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ?moL^-1
②H₂O （g）=H₂O（l）△H=-44.0KJ?moL^-1
根據蓋斯定律，①×

1

2

+②得H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=

1

2

×（-483.6KJ?moL^-1）+（-44.0KJ?moL^-1）=-285.8KJ?moL^-1；
故答案為：-285.8；
（2）①已知：①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ?moL^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ?moL^-1
根據蓋斯定律，①-②得2CO（g）+2H₂O（g）=2H₂（g）+2CO₂（g）△H=-566kJ?moL^-1-（-483.6KJ?moL^-1）=-82.4KJ?moL^-1．
即CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）△H=-41.2KJ?moL^-1．
故答案為：CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）△H=-41.2KJ?moL^-1；
②令參加反應的CO的物質的量為nmol，則：
            CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）
開始（mol）：1       1       0       0
變化（mol）：n       n       n       n
平衡（mol）：1-n   1-n       n       n
所以

n×n

(1-n)×(1-n)

=1，解得n=0.5，故t℃時CO的轉化率為

0.5mol

1mol

×100%=50%；
由①可知該反應正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動，
故答案為：50%；逆；
③A．增大的CO濃度，平衡向正反應移動，但CO的轉化率降低，故A錯誤；
B．增大的H₂O（g）濃度，平衡向正反應移動，但CO的轉化率增大，故B正確；
C．使用催化劑加快反應速率，平衡不移動，CO轉化率不變，故C錯誤；
D．降低溫度平衡向正反應移動，但CO的轉化率增大，故D正確．
故答案為：BD；
（3）原電池負極發(fā)生氧化反應，氫氣在負極放電，在堿性條件下，氫氣放電生成水，負極電極反應式為H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O．

點評：本題考查燃燒熱概念、熱化學方程式書寫與計算、化學平衡移動與計算、平衡常數、原電池等，是對知識的綜合應用，題目難度中等，注意理解把握燃燒熱的概念和三段式在化學平衡計算中的應用．