Question

現(xiàn)代工業(yè)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(kuò)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(yīng)C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；△H=

1

2

（△H₁-△H₂）

．（用含△H₁、△H₂的代數(shù)式表示）
（2）CO和H₂在一定條件下合成甲醇的反應(yīng)為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H₃．現(xiàn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得相關(guān)數(shù)據(jù)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(yīng)
       閉容器中，甲醇的物質(zhì)的量                         均進(jìn)行到5min時甲醇的體積分?jǐn)?shù)
①該反應(yīng)的△H₃

＜

0（選填“＜”、“＞”或“=”，下同），K₁

＞

K₂．
②將容器c中的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到容器d中的平衡狀態(tài)，可采取的措施有

升高溫度或降低壓強(qiáng)

．
（3）依據(jù)反應(yīng)：Cu²⁺（aq）+Fe（s）═Fe²⁺（aq）+Cu（s） 設(shè)計(jì)的原電池如圖所示：電極X的材料是

Fe

；電解質(zhì)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(jīng)過一段時間，發(fā)現(xiàn)X極上出現(xiàn)銹斑，則此過程中正極的電極反應(yīng)式為

O₂+2H₂O+4e^?═4OH^-

．

Answer 1

分析：（1）觀察已知熱化學(xué)方程式，根據(jù)蓋斯定律，前者減后得2C（s）+2H₂O（g）?2CO（g）+2H₂（g），據(jù)此計(jì)算；
（2）①由圖1可知，溫度越高，平衡時甲醇的物質(zhì)的量越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，故平衡常數(shù)減小，據(jù)此解答；
②由圖2可知，最高點(diǎn)開始向后處于平衡狀態(tài)，由c狀態(tài)到d狀態(tài)，甲醇的含量降低，采取措施平衡向逆反應(yīng)移動，結(jié)合反應(yīng)特征及外界條件度平衡移動影響解答；
（3）由反應(yīng)可知，鐵發(fā)生氧化反應(yīng)，活潑性強(qiáng)于Ag，作負(fù)極，Ag電極反應(yīng)還原反應(yīng)，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(fā)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(zhì)的量越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H₃＜0，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，平衡常數(shù)減小，故K₁＞K₂，
故答案為：＜；＞；
②由圖2可知，最高點(diǎn)開始向后處于平衡狀態(tài)，由c狀態(tài)到d狀態(tài)，甲醇的含量降低，該反應(yīng)正反應(yīng)是體積減小的放熱反應(yīng)，故可以升高溫度或降低壓強(qiáng)，使平衡向逆反應(yīng)移動，
故答案為：升高溫度或降低壓強(qiáng)；
（3）由反應(yīng)可知，鐵發(fā)生氧化反應(yīng)，活潑性強(qiáng)于Ag，作負(fù)極，故電極X的材料為Fe，Ag電極反應(yīng)還原反應(yīng)，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(fā)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(yīng)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(diǎn)評：本題考查反應(yīng)熱的計(jì)算、影響化學(xué)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(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池．