化学
随着科技的进步，合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点．（1）为了提高煤的燃烧效率，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料--水煤气．已知：H2（g）+1/2O2（g）═H2O（g）△H1=-241.8kJ•mol-1．C（s）+1/2O2 （g）═CO（g）△H2=-110.5kJ•mol-1则焦炭与水蒸气反应生成水煤气的热化学方程式为．（2）工业上利用水煤气合成甲醇燃料，反应为CO（g）+2H2（g）  催化剂

2019-04-29

随着科技的进步，合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点．
（1）为了提高煤的燃烧效率，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料--水煤气．
已知：H2（g）+1/2O2（g）═H2O（g）△H1=-241.8kJ•mol-1．
C（s）+1/2O2 （g）═CO（g）△H2=-110.5kJ•mol-1
则焦炭与水蒸气反应生成水煤气的热化学方程式为___．
（2）工业上利用水煤气合成甲醇燃料，反应为CO（g）+2H2（g） 
催化剂
CH3OH（g）△H<0．在一定条件下，将l mol CO和2mol H2通入密闭容器中进行反应，当改变某一外界条件（温度或压强）时，CH3OH的体积分数φ（CH3OH）变化趋势如图1所示：
作业帮
①平衡时，M点CH3OH的体积分数为10%．则CO的转化率为___．
②X轴上a点的数值比b点___（填“大”或“小”）．Y轴表示___（填“温度”或“压强”），判断的理由是___．
（3）在一定温度下，将2mol CO和4mol也充入某恒压密闭容器中发生反应：CO（g）+2H2（g） 
催化剂
CH3OH（g），达到平衡时测得CO的转化率为50%，已知反应初始时容器的容积为2L，则该温度下，反应的平衡常数K=___．
（4）在合成水煤气时会产生一定量的CO2，在强酸性电解质溶液中，用惰性电极电解可使CO2转化成乙烯，如图2所示．电解时阴极的电极反应式为___．当阳极产生l mol气体时，则阳极溶液的质量减轻___ g．
优质解答
（1）已知：①H2（g）+
1
2
O2（g）═H2O（g）；△H=-241.81kJ•mol-1，
②C（s）+
1
2
O2（g）═CO（g）；△H=-110.51kJ•mol-1，
利用盖斯定律，将②-①可得：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g），△H=（-110.5kJ/mol）-（-241.8kJ/mol）=+13l.3 kJ/mol，
所以焦炭与水蒸气反应的热化学方程式为：C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）；△H=+13l.30kJ•mol-1，
故答案为：C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）；△H=+13l.30kJ•mol-1；
（2）①设CO的转化量是x，则
        CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）；
初始量：1mol      2mol      0
变化量：x         2x      x
平衡量：1-x      2-2x     x
平衡时，CH3OH的体积分数为10%，则
x
1-x+2-2x+x
×100%=10%，x=0.25，所以CO的转化率为
0.25mol
1mol
×100%=25%，故答案为：25%；
②根据图示信息：X轴上a点的数值比b点小，随着Y值的增加，CH3OH的体积分数φ（CH3OH）减小，平衡逆向移动，故Y表示温度，故答案为：小；温度；随着Y值的增加，CH3OH的体积分数φ（CH3OH）减小，平衡逆向移动，故Y表示温度；
（3）CO的转化率为50%，则反应消耗的CO的物质的量为：2mol×50%=1mol，根据反应CO（g）+2H2（g）=CH30H（g）可知，反应消耗氢气的物质的量为1mol×2=2mol，反应生成甲醇的物质的量为1mol，
则达到平衡时各组分的浓度为：c（CO）=0.5mol/L，c（H2）=1mol/L，c（CH30H）=0.5mol/L，
所以该温度下该反应的平衡常数为：K=
c(CH3OH)
c(CO)•c2(H2)
=
0.5
0.5×12
=1，
故答案为：1；
（4）电解时，二氧化碳在阴极上生成乙烯，电极反应式为2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O，在阳极上发生反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O，阳极产生lmol氧气时，消耗2mol水，质量减轻36g，故答案为：2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O；36． （1）已知：①H2（g）+
1
2
O2（g）═H2O（g）；△H=-241.81kJ•mol-1，
②C（s）+
1
2
O2（g）═CO（g）；△H=-110.51kJ•mol-1，
利用盖斯定律，将②-①可得：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g），△H=（-110.5kJ/mol）-（-241.8kJ/mol）=+13l.3 kJ/mol，
所以焦炭与水蒸气反应的热化学方程式为：C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）；△H=+13l.30kJ•mol-1，
故答案为：C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）；△H=+13l.30kJ•mol-1；
（2）①设CO的转化量是x，则
        CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）；
初始量：1mol      2mol      0
变化量：x         2x      x
平衡量：1-x      2-2x     x
平衡时，CH3OH的体积分数为10%，则
x
1-x+2-2x+x
×100%=10%，x=0.25，所以CO的转化率为
0.25mol
1mol
×100%=25%，故答案为：25%；
②根据图示信息：X轴上a点的数值比b点小，随着Y值的增加，CH3OH的体积分数φ（CH3OH）减小，平衡逆向移动，故Y表示温度，故答案为：小；温度；随着Y值的增加，CH3OH的体积分数φ（CH3OH）减小，平衡逆向移动，故Y表示温度；
（3）CO的转化率为50%，则反应消耗的CO的物质的量为：2mol×50%=1mol，根据反应CO（g）+2H2（g）=CH30H（g）可知，反应消耗氢气的物质的量为1mol×2=2mol，反应生成甲醇的物质的量为1mol，
则达到平衡时各组分的浓度为：c（CO）=0.5mol/L，c（H2）=1mol/L，c（CH30H）=0.5mol/L，
所以该温度下该反应的平衡常数为：K=
c(CH3OH)
c(CO)•c2(H2)
=
0.5
0.5×12
=1，
故答案为：1；
（4）电解时，二氧化碳在阴极上生成乙烯，电极反应式为2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O，在阳极上发生反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O，阳极产生lmol氧气时，消耗2mol水，质量减轻36g，故答案为：2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O；36．
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