Question

【題目】CH4和H2O（g）可發(fā)生催化重整反應(yīng)：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）．
（1）每消耗8gCH4轉(zhuǎn)移mol電子．
（2）已知：①2CO（g）+O2（g）2CO2（g）△H1=akJmol﹣1②CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H2=bkJmol﹣1
③CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（g）△H3=ckJmol﹣1
④CH4（g）+2H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H4
由此計(jì)算△H4=kJmol﹣1 ．
（3）T℃時(shí)，向1L恒容密閉容器中投入1molCH4和1molH2O（g），發(fā)生反應(yīng)：CH4（g）+H2OCO（g）+3H2（g） 經(jīng)過(guò)tmin，反應(yīng)達(dá)到平衡．已知平衡時(shí)，c（CH4）=0.5molL﹣1
①0～tmin內(nèi)，該反應(yīng)的平衡反應(yīng)速率v（H2）= ．
②T℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= ．
③當(dāng)溫度升高到（T+100）℃時(shí)，容器中c（CO）=0.75molL﹣1 ， 則該反應(yīng)是反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（4）一種熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理示意圖如圖： ①該放電過(guò)程中K+和Na+向電極（填“A”或“B”）移動(dòng)．
②該電池的負(fù)極反應(yīng)式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）3
（2）c+3b﹣2a
（3） mol/（L?min）；6.75；吸熱
（4）B；3H2+CO+4CO32﹣﹣8e﹣=3H2O+5CO2
【解析】解：（1）8gCH4的物質(zhì)的量為n= = =0.5mol，CH4和H2O（g）可發(fā)生催化重整反應(yīng)：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g），反應(yīng)中C元素化合價(jià)由﹣4價(jià)升高為+2價(jià)，化合價(jià)總共升高6價(jià)，該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移6e﹣ ， 則0.5molCH4反應(yīng)轉(zhuǎn)移3mol電子，所以答案是：3；（2）①2CO（g）+O2（g）2CO2（g）△H1=akJmol﹣1②CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H2=bkJmol﹣1③CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（g）△H3=ckJmol﹣1根據(jù)蓋斯定律可知：③+②×3﹣①×2，得到④CH4（g）+2H2O（g）CO（g）+3H2（g）所以△H4=（c+3b﹣2a）kJmol﹣1 ， 所以答案是：c+3b﹣2a；（3）①向1L恒容密閉容器中投入1molCH4和1molH2O（g），發(fā)生反應(yīng)：CH4（g）+H2OCO（g）+3H2（g），反應(yīng)開始c（CH4）=1molL﹣1 ， 經(jīng)過(guò)tmin，反應(yīng)達(dá)到平衡．已知平衡時(shí)，c（CH4）=0.5molL﹣1 ， v（CH4）= = mol/（Lmin），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（H2）=3v（CH4）=3× mol/（Lmin）= mol/（Lmin）， 所以答案是： mol/（Lmin）；
②T℃時(shí)，1L恒容密閉容器中

	CH4（g）+	H2O	CO（g）+	3H2（g）
起始量（mol）：	1	1	0	0
變化量（mol）：	0.5	0.5	0.5	1.5
平衡量（mol）：	0.5	0.5	0.5	1.5

平衡常數(shù)K= = = =6.75，
所以答案是：6.75；③升高溫度平衡向吸熱的方向移動(dòng)，T℃時(shí)，容器中c（CO）=0.5molL﹣1 ， 當(dāng)溫度升高到（T+100）℃時(shí)，容器中c（CO）=0.75molL﹣1 ， CO濃度增多，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以答案是：吸熱；（4）①原電池工作時(shí)，CO和H2失電子在負(fù)極反應(yīng)，則A為負(fù)極，CO和H2被氧化生成二氧化碳和水，電池工作時(shí)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，B為正極，即K+和Na+向電極B移動(dòng)，所以答案是：B；②甲烷和水蒸氣反應(yīng)CH4+2H2OCO+3H2 ， 原電池工作時(shí)，A為負(fù)極，負(fù)極上CO和H2失電子發(fā)生了氧化反應(yīng)，CO和H2被氧化生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)為：3H2+CO+4CO32﹣﹣8e﹣=3H2O+5CO2 ， B為正極，正極為氧氣得電子生成CO32﹣ ， 反應(yīng)為2O2+4CO2+8e﹣=4CO32﹣ ， 所以答案是：3H2+CO+4CO32﹣﹣8e﹣=3H2O+5CO2 ．
【考點(diǎn)精析】通過(guò)靈活運(yùn)用化學(xué)平衡的計(jì)算，掌握反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%即可以解答此題．