Question

現代工業將煤炭氣化，既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO₂等的排放，又可以擴大水煤氣的廣泛用途．
（1）已知：2C（s）+O₂（g）=2CO（g）；△H₁，2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H₂．
     則反應C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；△H=

1

2

（△H₁-△H₂）

．（用含△H₁、△H₂的代數式表示）
（2）CO和H₂在一定條件下合成甲醇的反應為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H₃．現在容積均為1L的a、b、c、d、e五個密閉容器中分別充入1mol CO和2mol H₂的混合氣體，控溫，進行實驗，測得相關數據如下圖1和圖2．

  圖1：溫度分別為300℃、500℃的密                  圖2：溫度分別為T₁～T₅的密閉容器中反應
       閉容器中，甲醇的物質的量                         均進行到5min時甲醇的體積分數
①該反應的△H₃

＜

0（選填“＜”、“＞”或“=”，下同），K₁

＞

K₂．
②將容器c中的平衡狀態轉變到容器d中的平衡狀態，可采取的措施有

升高溫度或降低壓強

．
（3）依據反應：Cu²⁺（aq）+Fe（s）═Fe²⁺（aq）+Cu（s） 設計的原電池如圖所示：電極X的材料是

Fe

；電解質溶液Y是

硫酸銅溶液或氯化銅溶液等

；若Y為氯化鈉溶液，則經過一段時間，發現X極上出現銹斑，則此過程中正極的電極反應式為

O₂+2H₂O+4e^?═4OH^-

．

Answer 1

分析：（1）觀察已知熱化學方程式，根據蓋斯定律，前者減后得2C（s）+2H₂O（g）?2CO（g）+2H₂（g），據此計算；
（2）①由圖1可知，溫度越高，平衡時甲醇的物質的量越小，說明升高溫度平衡向逆反應移動，故平衡常數減小，據此解答；
②由圖2可知，最高點開始向后處于平衡狀態，由c狀態到d狀態，甲醇的含量降低，采取措施平衡向逆反應移動，結合反應特征及外界條件度平衡移動影響解答；
（3）由反應可知，鐵發生氧化反應，活潑性強于Ag，作負極，Ag電極反應還原反應，銅離子在Ag電極放電，故Y溶液為銅鹽溶液；
若Y為氯化鈉溶液，則發生鐵的原電池腐蝕，為吸氧腐蝕，氧氣在正極放電生成氫氧根離子．

解答：解：（1）已知：①2C（s）+O₂（g）=2CO（g）；△H₁，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H₂．
由蓋斯定律，①-②得2C（s）+2H₂O（g）?2CO（g）+2H₂（g），故2△H=△H₁-△H₂，所以△H=

1

2

（△H₁-△H₂），
故答案為：

1

2

（△H₁-△H₂）；
（2）①由圖1可知，溫度越高，平衡時甲醇的物質的量越小，說明升高溫度平衡向逆反應移動，故正反應為放熱反應，即△H₃＜0，升高溫度平衡向逆反應移動，平衡常數減小，故K₁＞K₂，
故答案為：＜；＞；
②由圖2可知，最高點開始向后處于平衡狀態，由c狀態到d狀態，甲醇的含量降低，該反應正反應是體積減小的放熱反應，故可以升高溫度或降低壓強，使平衡向逆反應移動，
故答案為：升高溫度或降低壓強；
（3）由反應可知，鐵發生氧化反應，活潑性強于Ag，作負極，故電極X的材料為Fe，Ag電極反應還原反應，銅離子在Ag電極放電，故Y溶液為銅鹽溶液，如硫酸銅溶液或氯化銅溶液等，
若Y為氯化鈉溶液，則發生鐵的原電池腐蝕，為吸氧腐蝕，氧氣在正極放電生成氫氧根離子，電極反應式為O₂+2H₂O+4e^?═4OH^-，．
故答案為：Fe；硫酸銅溶液或氯化銅溶液等；O₂+2H₂O+4e^?═4OH^-．

點評：本題考查反應熱的計算、影響化學平衡元素、平衡圖象、原電池等，題目綜合性較大，難度中等，（3）中注意根據氧化還原反應設計原電池．