Question

【題目】氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料。以生物材質(以C計)與水蒸氣反應制取H2是一種低耗能，高效率的制H2方法。該方法由氣化爐制造H2和燃燒爐再生CaO兩步構成。氣化爐中涉及的反應有：

Ⅰ.C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) K1；

Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) K2；

Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s) K3；

燃燒爐中涉及的反應為：

Ⅳ.C(s)＋O2(g)=CO2；

Ⅴ.CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)。

（1）氫能被視為最具發展潛力的綠色能源，該工藝制H2總反應可表示為C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s) CaCO3(s)＋2H2(g)，其反應的平衡常數K=____(用K1、K2、K3的代數式表示)。

（2）在一容積可變的密閉容器中進行反應Ⅰ，恒溫恒壓條件下，向其中加入1.0mol炭和1.0mol水蒸氣，達到平衡時，容器的體積變為原來的1.25倍，平衡時水蒸氣的平衡轉化率為_____；向該容器中補充amol炭，水蒸氣的轉化率將_____（填“增大”、“減小”或“不變”）。

（3）對于反應Ⅲ，若平衡時再充入CO2，使其濃度增大到原來的2倍，則平衡_____移動( 填“向右”、“向左”或“不”)；當重新平衡后，CO2濃度___(填“變大”、“變小”或“不變”)。

（4）一種新型鋰離子二次電池——磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池。作為正極材料的磷酸鐵鋰在充、放電時的局部放大示意圖如圖，寫出該電池充電時的陽極電極反應式：______。

Answer 1

【答案】K1·K2·K3 25% 不變 正向 不變 LiFePO4-xe-=Li(1-x)FePO4+xLi+

【解析】

（1）由反應I+反應II+反應III可得C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s) CaCO3(s)＋2H2(g)，由故其平衡常數K= K1·K2·K3，

故答案為：K1·K2·K3；

（2）恒溫恒壓下，氣體物質的量之比等于壓強之比，

，

則，解得x=0.25，因此平衡時水蒸氣的轉化率為=25%；碳為固體，增加其物質的量，對平衡無影響，因此對于水蒸氣的轉化率無影響，

故答案為：25%；不變；

（3）CaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s)中，只有CO2一種氣體，增加CO2濃度，平衡將向著氣體體積減小的方向移動，即平衡正向移動；因K3=c(CO2)，溫度不變的情況下，平衡時CO2濃度不變，

故答案為：正向；不變；

（4）由圖可知，充電時LiFeO4失去電子，生成Li+，故充電時陽極電極反應式為：，

故答案為：。