Question

【題目】世界能源消費依靠化學技術，作為燃料的H2通常來自水煤氣。回答下列問題：

(1)己知：① C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=akJ/mol②2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H= -220 kJ/mol③2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H=+480 kJ/mol，則 a=_____kJ/mol。

(2)某實驗小組在實驗室模擬反應C(s) +H2O (g)CO (g) +H2 (g)能夠說明該反應達到平衡狀態的是____。

a. v逆(H2O)=v正(CO) b.容器中物質的總質量不發生變化

c. n (H2O)：n (H2)=1:1且不再改變 d.恒容容器中混合氣體密度不變

(3)一定溫度下,在2L盛有足量炭粉的恒容密閉容器中通入0.8molH2O發生反應①，6min時生成0.7 gH2則6 min內以CO表示的平均反應速率為 ______mol/Lmin-1 (保留2位有效數字)。

(4)燃料氣中CO需氧化為CO2與氫氣進行分離，使用CuO/CeO2做催化劑，并向其中加入不同的酸(HIO3 或H3PO4)后，CO的轉化率隨溫度的變化如圖所示。

①加入H3PO4__________(填“促進”或，抑制”)CuO/CeO2的催化。

②CeO2可由草酸鋪［Ce2(C2O4)3］在空氣中灼燒制備，同時只產生一種氣體，寫出該反應的化學方程式_____。

③恒溫恒壓下，在溫度為120°C,催化劑為CuO/CeO2HIO3條件下反應，若起始時燃料氣流速為1800mLmin-1,其中CO的體積分數為0.68%,則反應0.5h后剩余氣體中CO的體積為__mL。

(5)有人將合成氨反應設計成原電池，裝置如圖所示。

①正極反應式為 _______。

②己知該原電池的標準電動勢，25°C時反應的平衡常數K與之間的關系為（n為原電池反應轉移的電子數），則合成氨反應（N2 +3H22NH3）的平衡常數K為 ______（用含a的代數式表示，不需要化簡）。

Answer 1

【答案】+130 acd 0.029 抑制 Ce2(C2O4)3+2O2 2CeO2+6CO2 73.44 N2+6e-+6H+═2NH3

【解析】

(1)已知：②2C(s)+O2(g)═2CO(g) △H=-220kJmol-1，③2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H=+480 kJ/mol，可利用蓋斯定律，將得到①C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)的反應熱，以此解答該題；

(2)根據化學平衡狀態的特征解答，當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態；

(3) 反應速率v=；

(4)①根據CO的轉化率隨溫度的變化圖分析；

②灼燒草酸鈰[Ce2(C2O4)3]，分解制得CeO2、一氧化碳以及二氧化碳，配平方程式即可；③溫度為120℃，催化劑為CuO/CeO2-HIO3時，CO的轉化率是80%，結合通入CO總體積計算；

(5)①原電池的正極發生還原反應，N2得電子還原生成NH3。

②己知N2 +3H22NH3反應中轉移電子數為6e-，原電池的標準電動勢，再結合計算此反應的平衡常數K。

(1)已知：②2C(s)+O2(g)═2CO(g) △H=-220kJmol-1，③2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H=+480 kJ/mol，可利用蓋斯定律，將得到①C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)，則△H=akJ/mol=×[(-220kJmol-1)+(+480 kJ/mol)]=+130 kJ/mol，即a=+130；

(2)a.v逆(H2O)=v正(CO)，達到平衡狀態，故a正確；

b.容器中物質的總質量一直不發生變化，不能說明達平衡狀態，故b錯誤；

c.n (H2O)：n (H2)=1:1且不再改變，說明n(H2O)和n(H2)的物質的量一定，此時反應達到平衡狀態，故c正確；

d.混合氣體的體積不變，但混合氣體的總質量不確定，當密度不變，則說明混合氣體的總質量不再發生變化，說明達平衡狀態，故d正確；

故答案為acd；

(3) 一定溫度下，在2L盛有足量炭粉的恒容密閉容器中通入0.8molH2O，6min時生成0.7gH2，其物質的量為=0.35mol，由C(s) +H2O (g)CO (g) +H2 (g)反應可知生成CO的物質的量為0.35mol，則6min內以CO表示的平均反應速率=0.029mol/(Lmin)；

(4)①圖示可知，相同溫度下，在CuO/CeO2催化劑中加入H3PO4時CO的轉化率最低，說明加人H3PO4抑制CuO/CeO2的催化；

②灼燒草酸鈰[Ce2(C2O4)3]，分解制得CeO2、一氧化碳以及二氧化碳，即Ce2(C2O4)32CeO2+4CO↑+2CO2↑；

③溫度為120℃，催化劑為CuO/CeO2-HIO3時，CO的轉化率是80%，若燃料氣流速為1800mLmin-1，CO的體積分數為0.68%，則反應0.5小時后CO的體積為1800mLmin-1×0.5h×60min/h×0.68%×(1-80%)=73.44ml；

(5)①原電池的正極發生還原反應，N2得電子還原生成NH3，則正極反應式為N2+6e-+6H+═2NH3；

②己知N2 +3H22NH3反應中轉移電子數為6e-，原電池的標準電動勢，再結合，則平衡常數K=。