Question

．碳元素的單質(zhì)及其化合物與人類的生產(chǎn)，生活，科研息息相關(guān)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）綠色植物的光合作用吸收CO₂釋放O₂的過(guò)程可以描述為以下兩步：2CO₂（g）+2H₂O（l）+2C₅H₁₀O₄（s）═4（C₃H₆O₃）⁺（s）+O₂（g）+4e^-△H═+1360kJ?mol^-1；12（C₃H₆O₃）⁺（s）+12e^-═C₆H₁₂O₆（S，葡萄糖）+6C₅H₁₀O₄（s）+3O₂（g）△H=-1200kJ?mol^-1則綠色植物利用二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧氣的人化學(xué)方程式為

 

．
（2）工業(yè)上利用水煤氣合成甲醇的主要反應(yīng)可表示為：H₂（g）+

1

2

CO（g）?

1

2

CH₃OH（g）△H=-45kJ?mol^-1 向容積為1L的容器中加入0.10molH₂和0.05molCO，在一定溫度下發(fā)生上述反應(yīng)，10min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得放出熱量3.632kJ．
①該溫度條件下，上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=

 

．
②若容器容積不變，下列措施可增加CH₃OH產(chǎn)生率的是

 

（填寫(xiě)序號(hào)）．A．升高溫度B．將CH₃OH（g）從體系中分離C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大D．再充入0.10molH₂和0.05molCO③反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持其他條件不變，若只把容器的體積縮小一半，平衡向

 

（填“逆向”，“正向”，“不”）移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)K

 

（填“增大”“減小”或“不變”）．
（3）已知反應(yīng)：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H＜0，根據(jù)原電池原理該反應(yīng)能否設(shè)計(jì)成燃料電池，若能，請(qǐng)寫(xiě)出當(dāng)電解質(zhì)溶液為KOH溶液時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式（若不能，該空可不作答）：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)蓋斯定律和熱化學(xué)方程式計(jì)算得到所需的熱化學(xué)方程式，利用熱化學(xué)方程式的加減消去不需要的物質(zhì)，注意加減時(shí)焓變隨之變化；
（2）①利用三段式來(lái)解題；
②據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理，增加甲醇產(chǎn)率，即使化學(xué)平衡正向移動(dòng)即可；
③根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響分析；根據(jù)影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素分析；
（3）依據(jù)反應(yīng)中元素化合價(jià)變化判斷反應(yīng)是否為自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池反應(yīng)，燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，結(jié)合電荷守恒書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)；

解答： 解：（1）已知熱化學(xué)方程式：2CO₂（g）+2H₂O（l）+2C₅H₁₀O₄（s）═4（C₃H₆O₃）⁺（s）+O₂（g）+4e^-△H═+1360kJ?mol^-1 ①
                       12（C₃H₆O₃）⁺（s）+12e^-═C₆H₁₂O₆（S，葡萄糖）+6C₅H₁₀O₄（s）+3O₂（g）△H=-1200kJ?mol^-1②
根據(jù)蓋斯定律，將①×3+②可得：6CO₂（g）+6H₂O（l）=C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）△H=+2880 kJ?mol^-1，故答案為：6CO₂（g）+6H₂O（l）=C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）△H=+2880 kJ?mol^-1；
（2）①根據(jù)熱化學(xué)方程式：H₂（g）+

1

2

CO（g）?

1

2

CH₃OH（g）△H=-45kJ?mol^-1 可知，當(dāng)反應(yīng)掉1mol氫氣時(shí)，放熱45KJ，故當(dāng)放出熱量3.632kJ時(shí)，反應(yīng)掉的氫氣為0.08mol，根據(jù)三段式：
                     H₂（g）+

1

2

CO（g）?

1

2

CH₃OH（g）
初始C（mol/L）：0.10mol/L     0.05mol/L       0
△C（mol/L）：0.08mol/L      0.04mol/L      0.04mol/L
平衡C（mol/L）：0.02mol/L      0.01mol/L      0.04mol/L
根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)K=

C(CH3OH) 1 2

C(H2)?C(CO) 1 2

=

0.04 1 2

0.02×0.01 1 2

=100，故答案為：100；
②A、該反應(yīng)是放熱的，升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，會(huì)減小甲醇產(chǎn)率，故A錯(cuò)誤；
B、將CH₃OH（g）從體系中分離，會(huì)促使平衡正向移動(dòng)，提高甲醇的產(chǎn)率，故B正確；
C、充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，體積不變，各組分濃度不變，所以平衡不會(huì)移動(dòng)，不會(huì)改變甲醇產(chǎn)率，故C錯(cuò)誤；
D、再充入0.05mol CO和0.1molH₂，增大壓強(qiáng)，平衡右移，有利提高甲醇的產(chǎn)率，故D正確；
故選BD；
③該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，把容器的體積縮小一半，增大了反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)；化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，
故答案為；向正反應(yīng)方向；不變；
（3）已知反應(yīng)：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H＜0，反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)原電池反應(yīng)，CO在負(fù)極失到電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：CO-2e^-+2OH^-=CO₂+H₂O；故答案為：CO-2e^-+2OH^-=CO₂+H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、原電池電極反應(yīng)應(yīng)用等綜合知識(shí)，注意知識(shí)的遷移和應(yīng)用是關(guān)鍵，難度中等．