Question

【題目】甲烷是重要的氣體燃料和化工原料。回答下列問題：

(1)已知、、的燃燒熱分別為，,。利用甲烷制備合成氣的反應(yīng)為。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)能否計(jì)算________(填“能”或“否”)，理由是________________。

(2)在某密閉容器中通入和，在不同條件下發(fā)生反應(yīng)：

測(cè)得平衡時(shí)的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①________，________(填“<”、“>”或“=”)。

②m、n、q三點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)大小關(guān)系為________。

③q點(diǎn)甲烷的轉(zhuǎn)化率為________，該條件下的化學(xué)平衡常數(shù)________(用含有的表達(dá)式表示，為以分壓表示的平衡常數(shù))。

(3)用甲烷和構(gòu)成的燃料電池電解溶液，裝置如下圖所示。反應(yīng)開始后，觀察到x電極附近出現(xiàn)白色沉淀。則A處通入的氣體是________，x電極的電極反應(yīng)式是________。

Answer 1

【答案】否 缺少 > >0 25%

【解析】

（1）燃燒熱是指1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所釋放的能量；

（2）①由可知，該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，平衡逆向移動(dòng)，的體積分?jǐn)?shù)增大；由圖中的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分析可得，隨著溫度的升高，的體積分?jǐn)?shù)減小，即溫度升高，平衡正向移動(dòng)；

②化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)增大；

③q點(diǎn)的體積分?jǐn)?shù)為，開始通入和，根據(jù)三段式：

始態(tài)

轉(zhuǎn)化

q點(diǎn)

計(jì)算即可；

（3）反應(yīng)開始后，觀察到x電極附近出現(xiàn)白色沉淀，說明x電極附近生成氫氧根離子，則x是陰極，氫離子放電生成氫氣，y是陽極，氯離子放電生成氯氣；x與原電池的負(fù)極相連，y與原電池的正極相連，則a是負(fù)極、b是正極，據(jù)此分析解答。

（1）燃燒熱是指1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所釋放的能量，由反應(yīng)可知，水為氣態(tài)，所以不能由、、的燃燒熱計(jì)算出該反應(yīng)的，缺少 ，故答案為：否；缺少 ；

（2）①由可知，該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，平衡逆向移動(dòng)，的體積分?jǐn)?shù)增大，圖中P1時(shí)的的體積分?jǐn)?shù)大于P2時(shí)的的體積分?jǐn)?shù)，所以P1> P2；由圖中的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分析可得，隨著溫度的升高，的體積分?jǐn)?shù)減小，即溫度升高，平衡正向移動(dòng)，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，>0，故答案為：>；>0；

②化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)增大，溫度大小關(guān)系為：，所以m、n、q三點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)大小關(guān)系為：，故答案為：；

③q點(diǎn)的體積分?jǐn)?shù)為，開始通入和，根據(jù)三段式：

始態(tài)

轉(zhuǎn)化

q點(diǎn)

則，所以q點(diǎn)甲烷的轉(zhuǎn)化率為：；該條件下的化學(xué)平衡常數(shù)，故答案為：；；

（3）反應(yīng)開始后，觀察到x電極附近出現(xiàn)白色沉淀，即生成了氫氧化鎂的白色沉淀，反應(yīng)式為：，則x電極為陰極，a為負(fù)極，甲烷和構(gòu)成的燃料電池中，甲烷作負(fù)極，氧氣作正極，所以A處通入的氣體是，故答案為：；。