Question

【題目】過度排放CO2會造成“溫室效應”，為了減少煤燃燒對環境造成的污染，煤的氣化是高效、清潔利用煤炭的重要途徑．煤綜合利用的一種途徑如圖所示．
（1）已知C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H1=+131.3kJmol﹣1 ， C（s）+2H2O（g）═CO2（g）+2H2（g）△H2=+90kJmol﹣1 ． 則一氧化碳與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式是 ．
（2）用如圖原電池裝置可以完成過程⑤的轉化，該裝置b電極的電極反應式是 ．
（3）在壓強為0.1MPa條件下，容積為V L的密閉容器中a mol CO與2a mol H2在催化劑作用下反應生成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如下圖所示，則： ①p1p2（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在其他條件不變的情況下，向容器中再增加a mol CO與2a mol H2 ， 達到新平衡時，CO的平衡轉化率（填“增大”、“減小”或“不變”）．
③在p1下，100℃時，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）反應的平衡常數為（用含a、V的代數式表示）．
（4）右上圖表示CO2與H2反應生成CH3OH和H2O的過程中能量（單位為kJmol﹣1）的變化： 關于該反應的下列說法中，正確的是（填編號）．
A.△H＞0，△S＞0
B.△H＞0，△S＜0
C.△H＜0，△S＜0
D.△H＜0，△S＞0
（5）為探究反應原理，現進行如下實驗，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2 ， 一定條件下發生反應：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），測得CO2（g）和CH3OH（g）的濃度隨時間變化的曲線如圖所示： ①從反應開始到平衡，CO2的平均反應速率v（CO2）= ．
②下列措施中能使化學平衡向正反應方向移動的是（填編號）．

A．升高溫度
B．將CH3OH（g）及時液化移出
C．選擇高效催化劑
D．再充入1mol CO2和3mol H2 ．

Answer 1

【答案】
（1）CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=﹣41.3kJ?mol﹣1
（2）O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣
（3）＜；增大；
（4）C
（5）0.075mol?L﹣1?min﹣1；BD
【解析】解：（1）C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H1=+131.3kJmol﹣1①

C（s）+2H2O（g）=CO2（g）+2H2（g）△H2=+90kJmol﹣1②

由蓋斯定律②﹣①得：

CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=﹣41.3kJmol﹣1

所以答案是：CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=﹣41.3kJmol﹣1；（2）燃料電池中燃料在原電池負極失電子發生氧化反應，正極是氧氣得到電子在酸性環境中生成水，即正極電極反應：O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣；

所以答案是：O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣；（3）①溫度相同時，作垂直x軸的輔助線，發現壓強為P2的CO的轉化率高，該反應正反應為體積減小的反應，壓強增大平衡向體積減小的方向移動，即向正反應應移動，CO的轉化率增大，所以P1＜P2，所以答案是：＜；②在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO（g）、2a mol H2（g），等效為在原平衡的基礎上增大一倍壓強，平衡向正反應移動，CO的轉化率增大；

所以答案是：增大；③在壓強為0.1MPa條件下，容積為V L的密閉容器中a mol CO與2a mol H2在催化劑作用下反應生成甲醇．即

	CO（g）+	2H2（g）═	CH3OH（g）
起始濃度			0
轉化濃度
平衡濃度

則K= = ；

所以答案是：K= ；（4）依據反應和圖象分析判斷：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），氣體的物質的量減少，反應是熵減少的反應△S＜0；反應物能量高于生成物的能量，判斷反應是放熱反應，△H＜0，

所以答案是：C；（5）二氧化碳是反應物隨反應進行濃度減小，甲醇是生成物，隨反應進行濃度增大；10nim內達到平衡，生成甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度變化了0.75mol/L，則：①二氧化碳的反應速率V（CO2）= =0.075mol/Lmin；

所以答案是：0.075 molL﹣1min﹣1②措施中能使化學平衡向正反應方向移動的是：

A、反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行；故A錯誤；

B、將CH3OH（g）及時液化抽出，減小生成物的量，平衡正向進行，故B正確；

C、選擇高效催化劑只能改變速率，不改變化學平衡，故C錯誤；

D、再充入l molCO2和4molH2，增大壓強平衡正向進行，故D正確；

故選：BD；

【考點精析】解答此題的關鍵在于理解化學平衡狀態本質及特征的相關知識，掌握化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）．