Question

碳及其化合物有廣泛的用途。
(1)將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣反應為
C(s)＋H₂O(g)CO(g)＋H₂(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol^－1，
以上反應達到平衡后，在體積不變的條件下，以下措施有利于提高H₂O的平衡轉(zhuǎn)化率的是________。(填序號)

A．升高溫度

B．增加碳的用量

C．加入催化劑

D．用CO吸收劑除去CO

(2)已知：C(s)＋CO₂(g)2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·mol^－1，則CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)的焓變ΔH＝________。
(3)CO與H₂在一定條件下可反應生成甲醇：CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)。甲醇是一種燃料，可利用甲醇設計一個燃料電池，用稀硫酸作電解質(zhì)溶液，多孔石墨作電極，該電池負極反應式為______________________________________。
若用該電池提供的電能電解60 mL NaCl溶液，設有0.01 mol CH₃OH完全放電，NaCl足量，且電解產(chǎn)生的Cl₂全部逸出，電解前后忽略溶液體積的變化，則電解結(jié)束后所得溶液的pH＝________。
(4)將一定量的CO(g)和H₂O(g)分別通入到體積為2.0 L的恒容密閉容器中，發(fā)生以下反應：CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)。得到如下數(shù)據(jù)：

溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所 需時間/min
	H2O	CO	H2	CO
900	1.0	2.0	0.4	1.6	3.0

 
通過計算求出該反應的平衡常數(shù)(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)________。改變反應的某一條件，反應進行到t min時，測得混合氣體中CO₂的物質(zhì)的量為0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液將其完全吸收，反應的離子方程式為(用一個離子方程式表示)_________________________
(5)工業(yè)生產(chǎn)是把水煤氣中的混合氣體經(jīng)過處理后獲得的較純H₂用于合成氨。合成氨反應原理為N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1。實驗室模擬化工生產(chǎn)，分別在不同實驗條件下反應，N₂濃度隨時間變化如圖甲所示。

請回答下列問題：
①與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ改變的條件為________________________________。
②實驗Ⅲ比實驗Ⅰ的溫度要高，其他條件相同，請在圖乙中畫出實驗Ⅰ和實驗Ⅲ中NH₃濃度隨時間變化的示意圖。

Answer 1

(1)AD
(2)－41.2 kJ·mol^－1
(3)CH₃OH(g)＋H₂O－6e^－=CO₂＋6H^＋　14
(4)
3CO₂＋5OH^－=2CO＋HCO＋2H₂O
(5)①使用催化劑
②

(1)該反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向右移動，反應物平衡轉(zhuǎn)化率升高，A項正確；增加固體反應物的量不會引起平衡的移動，B項錯誤；催化劑不能使平衡移動，C項錯誤；生成物濃度降低，平衡向正反應方向移動，反應物平衡轉(zhuǎn)化率升高，D項正確。(2)根據(jù)蓋斯定律，方程式C(s)＋H₂O(g) CO(g)＋H₂(g)與C(s)＋CO₂(g)2CO(g)相減可得CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)，則ΔH＝＋131.3 kJ·mol^－1－172.5 kJ·mol^－1＝－41.2 kJ·mol^－1。(3)電池總反應為2CH₃OH＋3O₂=2CO₂＋4H₂O，酸性條件下，正極反應為O₂＋4H^＋＋4e^－=2H₂O，總反應減去正極反應可得負極反應為CH₃OH(g) ＋H₂O－6e^－=CO₂＋6H^＋；0.01 mol CH₃OH完全放電可提供0.06 mol電子，則電解NaCl溶液時電路中流過的電子為0.06 mol，生成OH^－的物質(zhì)的量為0.06 mol，溶液中c(OH^－)＝1 mol/L，pH＝14。
(4)由題目所給數(shù)據(jù)可知：
CO(g)　＋　H₂O(l)CO₂(g)　＋　H₂(g)　　
起始量     2.0 mol  1.0 mol      0          0
轉(zhuǎn)化的量   0.4 mol  0.4 mol     0.4 mol    0.4 mol
平衡量     1.6 mol  0.6 mol     0.4 mol    0.4 mol
平衡濃度  0.8 mol/L 0.3 mol/L    0.2 mol/L   0.2 mol/L
則；
由題意可知，CO₂和NaOH的物質(zhì)的量之比為3∶5，可知產(chǎn)物中和共存。(5)①與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ中反應速率加快且反應物平衡轉(zhuǎn)化率沒有改變，故改變的條件為使用了催化劑；②溫度升高，達到平衡的時間縮短，則在曲線中早到達拐點；該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，故生成物濃度降低。