Question

【題目】CO是煤氣的主要成分之一，H2S是許多煤化工產(chǎn)品的原料氣。工業(yè)上，生產(chǎn)水煤氣的主要反應(yīng)如下：

Ⅰ.H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g) △H=x kJ·mol-1

Ⅱ. CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H =-41.2kJ mol-1

（1）已知：2C(8)+O2(g)=2CO(g) △H =-220kJ mol-1；利用下表中幾種共價(jià)鍵的鍵能可以確定氫氣

燃燒生成氣態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式。

化學(xué)鍵	O=O	H-H	O-H
鍵能(kJ/mol)	496	436	462

則H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(s) △H=___________kJ·mol-1

（2）一定溫度下，在1.0L密閉容器中放入1molC(s)、1molH2O(g)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間（f)與容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)（P)的數(shù)據(jù)如圖：

回答下列問題:

①下列事實(shí)能夠說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填序號(hào))。

a.各反應(yīng)物和生成物濃度相等 b.該反應(yīng)的△H不變

c. v正(CO)=v逆(H2) d.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

②由圖中數(shù)據(jù)計(jì)算，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________(精確到小數(shù)點(diǎn)后第二位)。

（3）現(xiàn)有兩個(gè)體積相同的2L恒容密閉容器M、N，在M中充入1mol CO和1mol H2O，在N中充入1molCO2和1molH2，均在700℃下開始按Ⅱ進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，容器M中CO的轉(zhuǎn)化率α1與容器N中CO2的轉(zhuǎn)化率α2的關(guān)系為________ (寫數(shù)學(xué)表達(dá)式)。

（4）氫硫酸、碳酸均為二元弱酸，其常溫下的電離常數(shù)如下表：

電離平衡常數(shù)	H2CO3	H2S
Ka1	4.4×l0-7	1.3×l0-7
Ka2	4.7×10-11	7. l×l0-15

煤的氣化過程中產(chǎn)生的H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收，該反應(yīng)的離子方程式為_______________；

常溫下，用100mL 0.1mol·L-1NaOH溶液吸收224mL (標(biāo)況)H2S氣體，反應(yīng)后溶液中的離子濃度由大到小的順序?yàn)?/span>____________________。

（5）硫化氫高溫分解得到單質(zhì)硫，鈉硫電池以熔融金屬鈉、熔融硫和多硫化鈉(Na2Sx)分別作為兩個(gè)電極的反應(yīng)物，固體Al2O3陶瓷(可傳導(dǎo)Na+)為電解質(zhì)，電池的總反應(yīng)為2Na+xSNa2Sx(，反應(yīng)原理如圖17所示；則電池放電時(shí)，正極反應(yīng)式為：_____________________。

Answer 1

【答案】 +130 cd 14.73mol/L α1+α2=100% H2S+CO32-=HS-+ c(Na+)＞c(HS-)＞c(OH-)＞c(H+)＞c(S2-) xS+2e-=

【解析】(1)先由鍵能求出2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）的焓變△H2=436kJ·mol-1×2+496kJ·mol-1-462kJ·mol-1×4=-480kJ·mol-1；再蓋斯定律求解。令2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H1=-220kJ mol-1 ①，2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H2=-480kJ·mol-1 ②，蓋斯定律得①-②得：2C（s）+2H2O（g）=2CO（g）+2H2（g）；△H=△H1－△H2，則反應(yīng)C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=（△H1－△H2）/2=(-220kJ mol-1 +480kJ mol-1)/2=+130kJ mol-1 。（2）H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g) △H=+130kJ mol-1,是氣體體積變大的反應(yīng)，C為固體，a、各反應(yīng)物和生成物濃度相等，不能說明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，故a錯(cuò)誤；b、該反應(yīng)的△H不變，△H與是否到達(dá)平衡無關(guān)，與反應(yīng)中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)，故b錯(cuò)誤；

c、 如V正（CO）=V逆（H2），由速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則V正（CO）=V逆（CO），反應(yīng)到達(dá)平衡，故c正確； d、隨反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體總質(zhì)量增大，容器容積不變，混合氣體密度增大，混合氣體密度不變，說明到達(dá)平衡，故d正確；故選cd。②反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量增大為反應(yīng)的水的量，所以由總壓強(qiáng)p和起始?jí)簭?qiáng)p0計(jì)算反應(yīng)物水的轉(zhuǎn)化率α（H2O）的表達(dá)式=（P-P0）/P0×100%=（P/P0-1）×100%；平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率=(9.53-4.91)/4.91×100%=94.1%,由圖中數(shù)據(jù)計(jì)算，

H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g)

起始量（mol·L－1） 1 1 0 0

變化量（mol·L－1）94.1% 94.1% 94.1%

平衡量（mol·L－1）（1-94.1%） 94.1% 94.1%

該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= = 14.73mol/L

（3）現(xiàn)有兩個(gè)體積相同的2L恒容密閉容器M、N，在M中充入lmol CO和lmol H2O，容器M中CO的轉(zhuǎn)化率α1， CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ，平衡常數(shù)為：K= ；在N中充入lmolCO2和1molH2，均在700℃下開始按Ⅱ進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，容器N中CO2的轉(zhuǎn)化率α2，CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ，平衡常數(shù)為：K=，平衡溫度相同，K值相同，容器M中CO的轉(zhuǎn)化率α1與容器N中CO2的轉(zhuǎn)化率α2的關(guān)系為1-a1=a2；

（4）由于Ka2=4.7×10-11＜Ka1=1.3×l0-7＜Ka1=4.40×10-7、Ka2=4.7×10-11＞Ka2=7. l×l0-15，所以氫硫酸能夠與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉和硫氫化鈉，反應(yīng)的離子方程式為：CO32－+H2S=HCO3－+HS－；224mL (標(biāo)況)H2S為224mL/22.4L·mol－1=0.01mol，與0.01molNaOH反應(yīng)生成0.01molNaHS，水解大于電離，溶液中離子濃度大小為：c(Na+)＞c(HS-)＞c(OH-)＞c(H+)＞c(S2-) ；（5）正極反應(yīng)式為：xS+2e-=。