煤經(jīng)過化學加工可轉化為氣體或液體燃料以及各種化工產(chǎn)品，從而提高了煤的利用率．

（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）△H=+131.5kJ?mol-1
①在一體積為2L的密閉容器中，加入1mol C和2mol H2O（g），達平衡H2O（g）的轉化率為20%，請計算此時的平衡常數(shù)
0.27
0.27
；
②若容器體積不變，反應在t0時達到平衡，平衡常數(shù)為K1；在t1時升高溫度，t2重新達到平衡，平衡常數(shù)為K2；t3時充入水蒸氣，t4時重新達到平衡；平衡常數(shù)為K3；請在下面的反應速率與時間關系圖1中用直線畫出t1到t4正反應速率的變化情況，并比較K1、K2、K3的數(shù)值 （用“＞”、“＜”或“=”）
K1＜K2=K3
K1＜K2=K3
；
③又知C（s）+CO2（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol-1，則CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）的焓變△H為
-41kJ?mol-1
-41kJ?mol-1
；
（2）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，可用于設計燃料電池．圖2是甲醇燃料電池的原理示意圖，電解質溶液為稀硫酸．
①a處通入的是
甲醇
甲醇
（填物質名稱），左側電極上發(fā)生的電極反應式為
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
；
②該電池工作過程中，H+的移動方向為從
左
左
到
由
由
（填“左“或“右“）．
分析：（1）①根據(jù)轉化計算參加反應的水的物質的量，計算水的濃度變化量，利用三段式計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算；
②該反應正反應是吸熱反應，t1時升高溫度，正反應速率增大更多，隨后降低，平衡向正反應方向移動，平衡時速率增大，平衡常數(shù)增大，t2重新達到平衡，
t3時充入水蒸氣，正反應速率增大，平衡向正反應方向移動，平衡時速率增大，溫度與t2時相同，平衡常數(shù)不變，據(jù)此解答；
③根據(jù)蓋斯定律構造目標熱化學方程式，據(jù)此計算反應熱；
（2）①電池總反應為：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，原電池中電子從負極經(jīng)外電路流向正極，由圖可知，左側電極流出電子，為負極，發(fā)生氧化反應，所以，a處通入甲醇，甲醇生成二氧化碳，由離子交換膜可知還生成氫離子；
②甲醇在催化劑作用下提供質子和電子，電子經(jīng)外電路、質子經(jīng)內電路通過質子交換膜到達另一極與氧氣反應．
解答：解：（1）①達平衡H2O（g）的轉化率為20%，參加反應的水的物質的量=2mol×20%=0.4mol，水的濃度變化量為
0.4mol
2L
=0.2mol/L，則：
             C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）
開始（mol/L）：1        0      0
變化（mol/L）：0.4      0.4    0.4
開始（mol/L）：0.6      0.4    0.4
故平衡常數(shù)k=
0.4×0.4
0.6
=0.27，
故答案為：0.27；
②該反應正反應是吸熱反應，t1時升高溫度，正反應速率增大更多，隨后降低，平衡向正反應方向移動，平衡時速率增大，平衡常數(shù)增大，t2重新達到平衡，
t3時充入水蒸氣，正反應速率增大，平衡向正反應方向移動，平衡時速率增大，溫度與t2時相同，平衡常數(shù)不變，t1到t4正反應速率的變化情況為：，故平衡常數(shù)K1＜K2=K3，
故答案為：；K1＜K2=K3；
③已知：①C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）；△H=131.5kJ?mol-1
       ②C（s）+CO2（g）?2CO（g）；△H=172.5kJ?mol-1
所以①-②得，CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41kJ?mol-1；
故答案為：-41kJ?mol-1；
（2）①電池總反應為：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，原電池中電子從負極經(jīng)外電路流向正極，由圖可知，左側電極流出電子，為負極，發(fā)生氧化反應，所以，a處通入甲醇，甲醇放電生成二氧化碳，由離子交換膜可知還生成氫離子，a電極的電極反應式為：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，
故答案為：甲醇；CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+；
②甲醇在催化劑作用下提供質子和電子，電子經(jīng)外電路、質子經(jīng)內電路通過質子交換膜到達另一極與氧氣反應．所以H+的移動方向為從左到右，
故答案為：左；右．
點評：本題考查影響平衡的因素、化學平衡常數(shù)、化學平衡圖象、反應熱的計算、原電池等，難度中等，（2）中注意根據(jù)離子交換膜判斷有氫離子生成是關鍵，可以利用總反應式減去正極反應式進行書寫．
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相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

（2011?濟南二模）煤經(jīng)過化學加工可轉化為氣體或液體燃料以及各種化工產(chǎn)品，從而提高了煤的利用率．
（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）△H=131.5kJ?mol-1
①下列措施中，不能提高碳的轉化率的是
b
b
（填字母序號）．
a．容器的容積不變，增加水蒸汽的物質的量       b．縮小容器的容積，增大壓強
c．及時將水煤氣從容器中移走                  d．其他條件不變，升高溫度
②又知，C（s）+CO2（g）?2CO（g）△H=172.5kJ?mol-1．則CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）的焓變（△H）為
-41kJ?mol-1
-41kJ?mol-1
．
（2）CO與H2在一定條件下可反應生成甲醇，CO（g）+2H2?CH3OH（g）．甲醇是一種燃料，可用于設計燃料電池．下圖是甲醇燃料電池的原理示意圖．

①a處通入的是
甲醇
甲醇
（填物質名稱），左側電極上發(fā)生
氧化
氧化
（填“氧化”或“還原”）反應．
②該電池工作過程中，H+的移動方向為從
左
左
到
右
右
（填“左”或“右”）
③該電池正極反應式為
4H++O2+4e-=2H2O
4H++O2+4e-=2H2O
．
④若用該電池提供的電能電解60mL NaCl溶液，設有0.01mol CH3OH完全放電，NaCl足量，且電解產(chǎn)生的Cl2全部溢出，電解前后忽略溶液體積的變化，則電解結束后所得溶液的pH=
14
14
．
（3）將等量的CO（g）和H2O（g）分別通入到容積為2L的恒容密閉容器中進行如下反應：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=akJ?mol-1，得到下列數(shù)據(jù)：
實驗組 溫度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 達到平衡所需時間/min
H2O CO H2
1 650 2 4 1.6 5
2 900 2 4 0.9 t
①在實驗1中，以v（CO2）表示該反應的反應速率為
0.16
0.16
mol?L-1?min-1；
②在實驗2中，t
＜
＜
5．（填“＞”、“＜”或“=”）

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科目：高中化學 來源：2012屆山東省臨沂市蒼山縣高三上學期期末檢測化學試卷 題型：填空題

（17分）隨著世界工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展、人口的劇增，全球能源緊缺面臨著越來越嚴重的問題，煤經(jīng)過化學加工可轉化為氣體或液體以及各種化工產(chǎn)品，從而提高了煤的利用率。
（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）  △H=+131.5kJ·mol-1
①該反應的平衡常數(shù)表達式為                 。
②下列措施中，不能提高碳的轉化率的是          （填字母序號）

A．容器的體積不變，增加水蒸氣的物質的量B．縮小容器的體積，增大壓強
C．及時將水煤氣從容器中移走D．其他條件不變，升高溫度
   ③又知C（s）+CO2（g）       2CO（g） △H=+172.5kJ·mol-1
則CO（g）+H2O（g）       CO2（g）+H2（g）的焓變（△H）為               。
（2）CO和H2在一定條件下可反應生成甲醇，CO（g）+2H2（g）      CH3OH（g）。甲醇作為一種可再生能源燃料，可用于燃料電池。下圖是甲醇燃料的原理示意圖：

①a處通入的是                     （填物質名稱），該電池工作過程中，H+的移動方向
為從        到         （填“左”或“右”）
②該電池正極反應式為                     。
③若用該電池提供的電能電解600ml  0.2mol·L-1NaCl溶液，設有0.01molCH3OH完全放電，且電解產(chǎn)生的Cl2全部溢出，電解前后忽略溶液體積的變化，則電解時陰極反應式為             ，電解結束后所得溶液的pH=            。若向電解后的溶液加入適量的醋酸至溶液的pH恰好等于7（反應前后忽略溶液體積的變化），則此時溶液中c（Na+）：c（CH3COO-）=                  。

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科目：高中化學 來源：2011-2012學年山東省臨沂市蒼山縣高三上學期期末檢測化學試卷 題型：填空題

（17分）隨著世界工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展、人口的劇增，全球能源緊缺面臨著越來越嚴重的問題，煤經(jīng)過化學加工可轉化為氣體或液體以及各種化工產(chǎn)品，從而提高了煤的利用率。

    （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）   △H=+131.5kJ·mol-1

    ①該反應的平衡常數(shù)表達式為                  。

    ②下列措施中，不能提高碳的轉化率的是           （填字母序號）

    A．容器的體積不變，增加水蒸氣的物質的量 B．縮小容器的體積，增大壓強

    C．及時將水煤氣從容器中移走             D．其他條件不變，升高溫度

    ③又知C（s）+CO2（g）       2CO（g）  △H=+172.5kJ·mol-1

則CO（g）+H2O（g）       CO2（g）+H2（g）的焓變（△H）為                。

（2）CO和H2在一定條件下可反應生成甲醇，CO（g）+2H2（g）      CH3OH（g）。甲醇作為一種可再生能源燃料，可用于燃料電池。下圖是甲醇燃料的原理示意圖：

    ①a處通入的是                      （填物質名稱），該電池工作過程中，H+的移動方向

為從         到          （填“左”或“右”）

   

    ②該電池正極反應式為                      。

    ③若用該電池提供的電能電解600ml  0.2mol·L-1NaCl溶液，設有0.01molCH3OH完全放電，且電解產(chǎn)生的Cl2全部溢出，電解前后忽略溶液體積的變化，則電解時陰極反應式為              ，電解結束后所得溶液的pH=             。若向電解后的溶液加入適量的醋酸至溶液的pH恰好等于7（反應前后忽略溶液體積的變化），則此時溶液中c（Na+）：c（CH3COO-）=                   。

 

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科目：高中化學 來源：2010-2011學年山東省濟南市高三第二次模擬考試（理綜）化學部分 題型：填空題

（13分）煤經(jīng)過化學加工可轉化為氣體或液體燃料以及各種化工產(chǎn)品，從而提高了煤的利用率。

   （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）△H=131.5kJ·mol-1

        ①下列措施中，不能提高碳的轉化率的是       （填字母序號）。

        a.容器的容積不變，增加水蒸汽的物質的量

b.縮小容器的容積，增大壓強

c.及時將水煤氣從容器中移走

d.其他條件不變，升高溫度

②又知，C（s）+CO2（g）2CO（g）△H=172.5kJ·mol-1

則CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）的焓變（△H）為       。

   （2）CO與H2在一定條件下可反應生成甲醇，CO（g）+2H2CH3OH（g）。甲醇是一種燃料，可用于設計燃料電池。下圖是甲醇燃料電池的原理示意圖。

        ①a處通入的是      （填物質名稱），左側電極上發(fā)

生      （填“氧化”或“還原”）反應。

②該電池工作過程中，H+的移動方向為從       到

     （填“左”或“右”）

③該電池正極反應式為            。

④若用該電池提供的電能電解60mL NaCl溶液，設有

0.01molCH3OH完全放電，NaCl足量，且電解產(chǎn)生的

Cl2全部溢出，電解前后忽略溶液體積的變化，則電解結束后所得溶液的pH=       。

   （3）將等量的CO（g）和H2O（g）分別通入到容積為2L的恒容密閉容器中進行如下反應，

        CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=akJ·mol-1，得到下列數(shù)據(jù)：

        ①在實驗1中，以v(CO2)表示該反應的反應速率為       mol·L-1·min-1；

②在實驗2中，t        5。（填“>”、“<”或“=”）

 

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