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?yōu)闅怏w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(shù)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(fā)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(shù)據(jù)進行投料，在800℃時達到平衡狀態(tài)，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(zhuǎn)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(zhì)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(zhì)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(jù)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(zhì)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(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，故 =1，解得n=0.05，故CO的轉(zhuǎn)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(zhì)是熔融碳酸鹽，依據(jù)原電池反應原理可知負極是一氧化碳失電子發(fā)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(jié)合電解反應化學方程式計算，2Al2O3 4Al+3O2↑；n（Al）= =0.4mol
依據(jù)電子守恒得到：O2～4e﹣～ Al，
則理論上需要氧氣物質(zhì)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(guān)知識點，需要掌握反應物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%才能正確解答此題．