化学
随着世界工业经济的发展、人口的剧增，全球能源紧张面临着越来越严重的问题，煤经过化学加工可转化为气体或液体以及各种化工产品，从而提高了煤的利用率．（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）△H=+131.5kJ•mol-1①该反应的平衡常数表达式为c(CO)c(H2)c(H2O)c(CO)c(H2)c(H2O)．②下列措施中，不能提高碳的转化率的是（填字母序号）a．容器的体积不变，增加水蒸气的物质的量   b．缩小容器的体积

2019-04-20

随着世界工业经济的发展、人口的剧增，全球能源紧张面临着越来越严重的问题，煤经过化学加工可转化为气体或液体以及各种化工产品，从而提高了煤的利用率．
（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：
C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）△H=+131.5kJ•mol-1
①该反应的平衡常数表达式为
c(CO)c(H2)
c(H2O)
c(CO)c(H2)
c(H2O)
．
②下列措施中，不能提高碳的转化率的是______（填字母序号）
a．容器的体积不变，增加水蒸气的物质的量   b．缩小容器的体积，增大压强
c．及时将水煤气从容器中移走               d．其他条件不变，升高温度
③又知C（s）+CO2 （g）⇌2CO（g）△H=+172.5kJ•mol-1
则CO（g）+H2O（g）⇌CO2 （g）+H2（g）的焓变（△H）为______．
（2）CO和H2在一定条件下可反应生成甲醇，CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）．甲醇作为一种可再生能源燃料，可用于燃料电池．如图是甲醇燃料电池的原理示意图：
①a处通入的是______（填物质名称），该电池工作过程中，H+的移动方向为从______到______（填“左”或“右”）．
②该电池正极反应式为______．
③若用该电池提供的电能电解600ml 0.2mol•L-1NaCl溶液，设有0.01mol CH3OH完全放电，且电解产生的Cl2全部溢出，电解前后忽略溶液体积的变化，则电解时阴极反应式为______，电解结束后所得溶液的pH=______．若向电解后的溶液加入适量的醋酸至溶液的pH恰好等于7（反应前后忽略溶液体积的变化），则此时溶液中c（Na+）：c（CH3COO-）=______．
优质解答
（1）①C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）△H=+131.5kJ•mol-1，依据化学方程式和平衡常数概念书写表达式K=
c(CO)c(H2)
c(H2O)
；
故答案为：
c(CO)c(H2)
c(H2O)
；
②a、容器的容积不变，增加水蒸汽的物质的量，水蒸汽的浓度增大，平衡向正反应移动，碳的转化率提高，故a正确；
b、缩小容器的容积，增大压强，平衡向体积减小的方向移动，即向逆反应移动，碳的转化率降低，故b错误；
c、及时将水煤气从容器中移走，生成物的浓度降低，平衡向正反应移动，碳的转化率提高，故c正确；
d、该反应为吸热反应，其他条件不变，升高温度，向吸热方向移动，即平衡向正反应移动，碳的转化率提高，故d正确；
故选：b；
③已知反应：①C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）；△H=131.5kJ•mol-1
            ②C（s）+CO2（g）⇌2CO（g）；△H=172.5kJ•mol-1
依据盖斯定律计算①-②得到，CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）；△H=-41kJ•mol-1
答案为：-41kJ•mol-1；
（2））①电池总反应为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，原电池中电子从负极经外电路流向正极，由图可知，左侧电极流出电子，为负极，发生氧化反应，所以，a处通入甲醇，甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路、质子经内电路通过质子交换膜到达另一极与氧气反应．所以H+的移动方向为从左到右；
故答案为：甲醇；左；右；
②H+与氧气在正极发生还原反应，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O．
故答案为：4H++O2+4e-=2H2O；
③0.01molCH3OH完全放电转移的电子的物质的量为0.01mol×[4-（-2）]=0.06mol，根据电解氯化钠溶液原理，正极反应式为2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，可知溶液中n（OH-）=0.06mol，所以c（OH-）=
0.06mol
0.6L
=0.1mol/L，所以c（H+）
kw
c(OH−)
=
10−14
0.1
=10-13，pH=-logc（H+）=-log（10-13）=13；电解后溶液中氯化钠中氯离子剩余0.6L×0.2mol•L-1-0.06mol=0.06mol，钠离子剩余0.12mol，若向电解后的溶液加入适量的醋酸至溶液的pH恰好等于7，溶液中溶质为CH3COOH和CH3COONa，溶液中存在电荷守恒，c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+c（CH3COO-）+c（Cl-），c（Na+）=c（CH3COO-）+c（Cl-），c（Na+）：c（CH3COO-）=2：1；
故答案为：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，13，2：1； （1）①C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）△H=+131.5kJ•mol-1，依据化学方程式和平衡常数概念书写表达式K=
c(CO)c(H2)
c(H2O)
；
故答案为：
c(CO)c(H2)
c(H2O)
；
②a、容器的容积不变，增加水蒸汽的物质的量，水蒸汽的浓度增大，平衡向正反应移动，碳的转化率提高，故a正确；
b、缩小容器的容积，增大压强，平衡向体积减小的方向移动，即向逆反应移动，碳的转化率降低，故b错误；
c、及时将水煤气从容器中移走，生成物的浓度降低，平衡向正反应移动，碳的转化率提高，故c正确；
d、该反应为吸热反应，其他条件不变，升高温度，向吸热方向移动，即平衡向正反应移动，碳的转化率提高，故d正确；
故选：b；
③已知反应：①C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）；△H=131.5kJ•mol-1
            ②C（s）+CO2（g）⇌2CO（g）；△H=172.5kJ•mol-1
依据盖斯定律计算①-②得到，CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）；△H=-41kJ•mol-1
答案为：-41kJ•mol-1；
（2））①电池总反应为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，原电池中电子从负极经外电路流向正极，由图可知，左侧电极流出电子，为负极，发生氧化反应，所以，a处通入甲醇，甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路、质子经内电路通过质子交换膜到达另一极与氧气反应．所以H+的移动方向为从左到右；
故答案为：甲醇；左；右；
②H+与氧气在正极发生还原反应，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O．
故答案为：4H++O2+4e-=2H2O；
③0.01molCH3OH完全放电转移的电子的物质的量为0.01mol×[4-（-2）]=0.06mol，根据电解氯化钠溶液原理，正极反应式为2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，可知溶液中n（OH-）=0.06mol，所以c（OH-）=
0.06mol
0.6L
=0.1mol/L，所以c（H+）
kw
c(OH−)
=
10−14
0.1
=10-13，pH=-logc（H+）=-log（10-13）=13；电解后溶液中氯化钠中氯离子剩余0.6L×0.2mol•L-1-0.06mol=0.06mol，钠离子剩余0.12mol，若向电解后的溶液加入适量的醋酸至溶液的pH恰好等于7，溶液中溶质为CH3COOH和CH3COONa，溶液中存在电荷守恒，c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+c（CH3COO-）+c（Cl-），c（Na+）=c（CH3COO-）+c（Cl-），c（Na+）：c（CH3COO-）=2：1；
故答案为：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，13，2：1；
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