Question

【題目】煤的氣化是高效、清潔的利用煤炭的重要途徑之一．
（1）焦炭與水蒸氣反應是將固體煤變為氣體燃料的方法．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
則碳與水蒸氣反應生成一氧化碳和氫氣的熱化學方程式是 ， 該反應的化學平衡常數K隨溫度的升高將（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）CO可以與H2O（g）進一步發生反應CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H＜0．在甲、乙兩個恒容密閉容器中，起始時按照表數據進行投料，在800℃時達到平衡狀態，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

起始時，甲容器中反應向（填“正反應”或“逆反應”）方向進行；平衡時，乙容器中CO的轉化率為 ．
（3）以CO為燃料制作燃料電池，電池的正極通入O2和CO2 ， 負極通入CO，電解質是熔融碳酸鈉，寫出工作時正極的電極反應式： ， 若使用該電池電解熔融Al2O3制取10.8g Al，則理論上需要氧氣的體積為（標準狀況下）L．
（4）將（2）中生成的混合氣用過量的NaOH溶液吸收，得到的溶液中有一種溶質可以水解，請寫出其水解的離子方程式： ， ．

Answer 1

【答案】
（1）C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ/mol；增大
（2）逆反應；50%
（3）O2+4e﹣+2CO2=2CO32﹣；6.72
（4）CO32﹣+H2O?HCO3﹣+OH﹣；HCO3﹣+H2O?H2CO3+OH﹣
【解析】解：（1）在25℃、101kPa時，H2與O2化合生成1mol H2O（g）放出241.8kJ的熱量，其熱化學方程式為：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，
根據蓋斯定律，①﹣③﹣②得C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJmol﹣1 ， 由于該反應為吸熱反應，所以升高溫度平衡正移，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，所以反應向逆反應進行；
令參加反應的CO的物質的量為nmol，則：

	CO（g）+	H2O（g）		CO2（g）+	H2（g）
開始（mol）：	0.1	0.1		0	0
變化（mol）：	n	n		n	n
平衡（mol）：	0.1-n	0.1-n		n	n

由于反應前后氣體的體積不變，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，故 =1，解得n=0.05，故CO的轉化率為 ×100%=50%，
所以答案是：逆反應；50%；（3）以CO為燃料制作燃料電池，電池的正極通入O2和CO2 ， 負極通入CO，電解質是熔融碳酸鹽，依據原電池反應原理可知負極是一氧化碳失電子發生氧化反應生成二氧化碳的過程，正極上氧氣得到電子被還原，與二氧化碳反應生成CO32﹣ ， 電極方程式為：O2+4e﹣+2CO2=2 CO32﹣；
若使用該電池電解熔融Al2O3制取10.8g Al，結合電解反應化學方程式計算，2Al2O3 4Al+3O2↑；n（Al）= =0.4mol
依據電子守恒得到：O2～4e﹣～ Al，
則理論上需要氧氣物質的量為0.3mol，氧氣的體積為（標準狀況下） 6.72L，
所以答案是：O2+4e﹣+2CO2=2 CO32﹣；6.72（4）因（2）中生成的混合氣含有CO2 ， 用過量的NaOH溶液吸收生成Na2CO3 ， 為強堿弱酸鹽，水解呈堿性，離子方程式為CO32﹣+H2OHCO3﹣+OH﹣ ， HCO3﹣+H2OH2CO3+OH﹣ ，
所以答案是：CO32﹣+H2OHCO3﹣+OH﹣、HCO3﹣+H2OH2CO3+OH﹣ ．
【考點精析】本題主要考查了化學平衡的計算的相關知識點，需要掌握反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%才能正確解答此題．