Question

5．某化學興趣小組對碳的氧化物做了深入的研究并取得了一些成果．
已知：C（s）+O₂（g）?CO₂（g）△H=-393kJ•mol^-1；
2CO （g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（g）△H=-484kJ•mol^-1
（1）將水蒸氣噴到灼熱的炭上實現(xiàn)炭的氣化（制得CO、H₂），該反應的熱化學方程式為C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g）△H=+132 kJ•mol^-1．
（2）將一定量CO（g）和H₂O（g）分別通入容積為1L的恒容密閉容器中，發(fā)生反應：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組序	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	CO2
1	500	4	8	3.2	4
2	750	2	4	0.8	3
3	750	2	4	0.8	1

①該反應的正反應為放熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
②實驗1中，0～4min時段內，以v（H₂）表示的反應速率為0.8mol/（L•min）．
③實驗2達到平衡時CO的轉化率為20%．
④實驗3與實驗2相比，改變的條件是加催化劑；
請在如圖坐標中畫出“實驗2”與“實驗3”中c（CO₂）隨時間變化的曲線，并作必要的標注．
（3）在載人航天器中應用電化學原理，以Pt為陽極，Pb（CO₂的載體）為陰極，KHCO₃溶液為電解質溶液，
還原消除航天器內CO₂同時產生O₂和新的能源CO，總反應的化學方程式為：2CO₂ $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2CO+O₂，若陽
極為溶液中的OH^-放電，則陽極的電極反應式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
（4）將CO通入銀氨溶液中可析出黑色的金屬顆粒，其反應方程式為CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃．

Answer 1

分析 （1）水蒸氣噴到灼熱的炭層上實現(xiàn)煤的氣化（制得CO、H₂）即反應方程式為C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g），再根據(jù)蓋斯定律進行計算；
（2）①該反應前后氣體體積不變，等比例增大反應物濃度，平衡不移動，實驗1與實驗2相比，實驗2 溫度高于實驗1，濃度是實驗1的$\frac{1}{2}$，平衡時n（CO₂）是實驗1的$\frac{1}{4}$，說明升溫平衡逆向移動；
②v（H₂）=v（CO₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；
③據(jù)轉化率=$\frac{轉化量}{加入量}$×100%計算；
④容器體積不變，起始量和平衡量相同，平衡沒有移動，達平衡所用時間縮短，反應速率加快，只能是使用了催化劑；
（3）依據(jù)電解原理陽極上是氧氣失電子發(fā)生氧化反應生成氫氧根離子；
（4）CO與銀氨溶液反應將銀氨溶液還原成黑色的銀，本身在堿性溶液中被氧化成碳酸根．

解答 解：（1）已知：①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393kJ•mol^-1
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484kJ•mol^-1
將（①×2-②-③）×$\frac{1}{2}$得到反應C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g），則△H═（-393kJ•mol^-1×2+566kJ•mol^-1+484kJ•mol^-1）×$\frac{1}{2}$=+132 kJ•mol^-1
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g）△H=+132 kJ•mol^-1；
（2）①該反應前后氣體體積不變，等比例增大反應物濃度，平衡不移動，實驗1與實驗2相比，實驗2 溫度高于實驗1，濃度是實驗1 的$\frac{1}{2}$，平衡時n（CO₂）是實驗1的$\frac{1}{4}$，說明升溫平衡逆向移動，正反應放熱，故答案為：放熱；
②v（H₂）=v（CO₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{3.2mol}{1L}}{4min}$=0.8mol/（L•min），故答案為：0.8mol/（L•min）；
③該反應反應物和生成物各物質化學計量數(shù)相同，所以生成0.8mol二氧化碳，則有0.8molCO反應，據(jù)轉化率=$\frac{轉化量}{加入量}$×100%=$\frac{0.8mol}{4mol}$×100%=20%，故答案為：20%；
④容器體積不變，起始量和平衡量相同，平衡沒有移動，達平衡所用時間縮短，反應速率加快，只能是使用了催化劑，催化劑只加快反應速率，縮短達到平衡所用時間，不影響平衡移動，圖象為：故答案為：加催化劑；；
（3）以Pt為陽極，Pb（CO₂的載體）為陰極，KHCO₃溶液為電解質溶液，還原消除航天器內CO₂同時產生O₂和新的能源CO，總反應的化學方程式為：2CO₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2CO+O₂，則溶液中的氫氧根在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣，的電極反應式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（4）CO與銀氨溶液反應將銀氨溶液還原成黑色的銀，本身在堿性溶液中被氧化成碳酸根，故反應的化學方程式為CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃，
故答案為：CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃．

點評 本題考查了蓋斯定律的應用、據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析求算反應速率、轉化率、平衡移動等等以及電化學中電極反應式書寫、化學方程式書寫，題目綜合性強，難度大．