Question

【题目】煤的气化是高效、清洁的利用煤炭的重要途径之一．
（1）焦炭与水蒸气反应是将固体煤变为气体燃料的方法．已知：
①C（s）+O2 （g）=CO2 （g）△H=﹣393.5kJmol﹣1
②CO（g）+ O2 （g）=CO2 （g）△H=﹣283.0kJmol﹣1
③H2（g）+ O2 （g）=H2O （g）△H=﹣241.8kJmol﹣1
则碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式是 ， 该反应的化学平衡常数K随温度的升高将（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）CO可以与H2O（g）进一步发生反应CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H＜0．在甲、乙两个恒容密闭容器中，起始时按照表数据进行投料，在800℃时达到平衡状态，K=1.0．

	H2O	CO	CO2	H2
甲 n/mol	0.10	0.30	0.10	0.50
乙 n/mol	0.20	0.20	0	0

起始时，甲容器中反应向（填“正反应”或“逆反应”）方向进行；平衡时，乙容器中CO的转化率为 ．
（3）以CO为燃料制作燃料电池，电池的正极通入O2和CO2 ， 负极通入CO，电解质是熔融碳酸钠，写出工作时正极的电极反应式： ， 若使用该电池电解熔融Al2O3制取10.8g Al，则理论上需要氧气的体积为（标准状况下）L．
（4）将（2）中生成的混合气用过量的NaOH溶液吸收，得到的溶液中有一种溶质可以水解，请写出其水解的离子方程式： ， ．

Answer 1

【答案】
（1）C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ/mol；增大
（2）逆反应；50%
（3）O2+4e﹣+2CO2=2CO32﹣；6.72
（4）CO32﹣+H2O?HCO3﹣+OH﹣；HCO3﹣+H2O?H2CO3+OH﹣
【解析】解：（1）在25℃、101kPa时，H2与O2化合生成1mol H2O（g）放出241.8kJ的热量，其热化学方程式为：H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H=﹣241.8 kJ/mol，
已知：①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=﹣393.5kJ/mol
②CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H=﹣283.0kJ/mol
③H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H=﹣241.8 kJ/mol，
根据盖斯定律，①﹣③﹣②得C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJmol﹣1 ， 由于该反应为吸热反应，所以升高温度平衡正移，K增大；
所以答案是：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ/mol；增大；（2）甲容器中：Qc= = = ＞1=K，所以反应向逆反应进行；
令参加反应的CO的物质的量为nmol，则：

	CO（g）+	H2O（g）		CO2（g）+	H2（g）
开始（mol）：	0.1	0.1		0	0
变化（mol）：	n	n		n	n
平衡（mol）：	0.1-n	0.1-n		n	n

由于反应前后气体的体积不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，故 =1，解得n=0.05，故CO的转化率为 ×100%=50%，
所以答案是：逆反应；50%；（3）以CO为燃料制作燃料电池，电池的正极通入O2和CO2 ， 负极通入CO，电解质是熔融碳酸盐，依据原电池反应原理可知负极是一氧化碳失电子发生氧化反应生成二氧化碳的过程，正极上氧气得到电子被还原，与二氧化碳反应生成CO32﹣ ， 电极方程式为：O2+4e﹣+2CO2=2 CO32﹣；
若使用该电池电解熔融Al2O3制取10.8g Al，结合电解反应化学方程式计算，2Al2O3 4Al+3O2↑；n（Al）= =0.4mol
依据电子守恒得到：O2～4e﹣～ Al，
则理论上需要氧气物质的量为0.3mol，氧气的体积为（标准状况下） 6.72L，
所以答案是：O2+4e﹣+2CO2=2 CO32﹣；6.72（4）因（2）中生成的混合气含有CO2 ， 用过量的NaOH溶液吸收生成Na2CO3 ， 为强碱弱酸盐，水解呈碱性，离子方程式为CO32﹣+H2OHCO3﹣+OH﹣ ， HCO3﹣+H2OH2CO3+OH﹣ ，
所以答案是：CO32﹣+H2OHCO3﹣+OH﹣、HCO3﹣+H2OH2CO3+OH﹣ ．
【考点精析】本题主要考查了化学平衡的计算的相关知识点，需要掌握反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能正确解答此题．