Question

在全球一致倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，對碳及其氧化物的化學(xué)熱力學(xué)、動力學(xué)研究有助于人類充分利用化石燃料，消除氧化物對環(huán)境的負(fù)面影響．
（1）以CO和O₂為電極燃料，以KOH溶液為電解質(zhì)組成燃料電池，請寫出該電池的負(fù)極反應(yīng)式

 

．
（2）25℃時，1mol 石墨和1mol CO完全燃燒放出熱量分別為393.5kJ、283.0kJ．請寫出石墨不完全燃燒時的熱化學(xué)方程式

 

．
（3）25℃時，反應(yīng)2CO₂（g）?2CO（g）+O₂（g）的平衡常數(shù)K=1.72×10^-46．在一個體積可變的密閉容器中充入一定量CO₂、CO、O₂的混合氣體，以下說法正確的是

 

．
A．要使容器中的反應(yīng)開始時向CO₂分解的方向進(jìn)行，起始時三種氣體的物質(zhì)的量濃度應(yīng)滿足的關(guān)系是

c(CO)?c(O2)

c(CO2)

＜1.72×10^-46
B．達(dá)平衡后，其他條件不變時，升高溫度或增加容器的壓強(qiáng)，平衡均逆向移動
C．平衡常數(shù)K隨溫度的升高而增大
D．平衡常數(shù)K隨壓強(qiáng)的增大而減小
（4）25℃時，在一個保持恒溫恒容的密閉容器中充入一定量CO₂、CO、O₂的混合氣體，從起始到t₁時刻達(dá)到平衡狀態(tài)，速率變化如圖所示．在t₂時刻再加入一定量的CO₂后于t₃時刻達(dá)到新的平衡，請畫出t₂～t₃的速率變化圖（需標(biāo)出v_正，v_逆）．

Answer 1

考點：化學(xué)反應(yīng)速率變化曲線及其應(yīng)用,熱化學(xué)方程式,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡的影響因素

專題：

分析：（1）堿性條件下，CO失電子生成CO₃^2-；
（2）根據(jù)已知反應(yīng)的熱化學(xué)方程式結(jié)合蓋斯定律分析；
（3）A．當(dāng)

c(CO)?c(O2)

c(CO2)

＞1.72×10^-46，平衡正移；
B．根據(jù)溫度和壓強(qiáng)對平衡的影響分析；
C．根據(jù)溫度對平衡的影響分析；
D．根據(jù)壓強(qiáng)對K的影響分析；
（4）在t₂時刻再加入一定量的CO₂后正反應(yīng)速率瞬間增大，然后逐漸減小，逆反應(yīng)速率逐漸增大．

解答： 解：（1）堿性條件下，燃料電池的負(fù)極上CO失電子生成CO₃^2-，負(fù)極反應(yīng)式為CO-2e^-+4OH^-═CO₃^2-+2H₂O，故答案為：CO-2e^-+4OH^-═CO₃^2-+2H₂O；
（2）25℃時，1mol 石墨和1mol CO完全燃燒放出熱量分別為393.5kJ、283.0kJ，
則①C（石墨，s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol，
②CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律①-②得：C（石墨，s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-110.5 kJ/mol；
故答案為：C（石墨，s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-110.5 kJ/mol；
（3）A．當(dāng)

c(CO)?c(O2)

c(CO2)

＞1.72×10^-46，平衡正移，所以要使容器中的反應(yīng)開始時向CO₂分解的方向進(jìn)行，起始時三種氣體的物質(zhì)的量濃度應(yīng)滿足的關(guān)系是

c(CO)?c(O2)

c(CO2)

＞1.72×10^-46，故A錯誤；
B．該反應(yīng)為分解反應(yīng)正方向為吸熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡正移，該反應(yīng)正方向為體積增大的方向，所以增大壓強(qiáng)平衡逆移，故B錯誤；
C．該反應(yīng)為分解反應(yīng)正方向為吸熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡正移，K增大，故C正確；
D．平衡常數(shù)K只隨溫度的變化而變化，所以增大壓強(qiáng)平衡常數(shù)不變，故D錯誤；
故答案為：C；
（4）25℃時，在一個保持恒溫恒容的密閉容器中充入一定量CO₂、CO、O₂的混合氣體，從起始到t₁時刻達(dá)到平衡狀態(tài)，速率變化如圖所示．在t₂時刻再加入一定量的CO₂后正反應(yīng)速率瞬間增大，然后逐漸減小，逆反應(yīng)速率逐漸增大，于t₃時刻達(dá)到新的平衡，依此作圖為，
故答案為：．

點評：本題考查了燃料電池的電極方程式的書寫、蓋斯定律的應(yīng)用、平衡移動、反應(yīng)速率圖象等，考查的知識點較多，側(cè)重于考查學(xué)生的綜合能力，題目難度中等．