Question

二氧化碳是引起“溫室效應”的主要物質，節(jié)能減排，高效利用能源，能夠減少二氧化碳的排放．
（1）在一定溫度下的2L固定容積的密閉容器中，通入2molCO₂和3mol H₂，發(fā)生的反應為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-akJ?mol^-1（a＞0），測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖甲所示．
①能說明該反應已達平衡狀態(tài)的是

 

A．CO₂的體積分數在混合氣體中保持不變
B．混合氣體的密度不隨時間的變化而變化
C．單位時間內每消耗1.2mol H₂，同時生成0.4molH₂O
D．反應中H₂O與CH₃OH的物質的量濃度之比為1：1，且保持不變
②下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大的是

 

  （選填編號）．
A．升高溫度
B．恒溫恒容下充入He（g）
C．將H₂O（g）從體系中分離
D．恒溫恒容再充入2mol CO₂和3mol H₂
③計算該溫度下此反應的平衡常數K=

 

，若改變條件

 

（填選項），可使K=1．
A．增大壓強   B．增大反應物濃度  C．降低溫度D．升高溫度   E．加入催化劑
（2）某甲醇燃料電池原理如圖乙所示：M區(qū)發(fā)生反應的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡狀態(tài)的判斷,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素,化學平衡的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①化學反應達到化學平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進行判斷；
②要使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，則根據反應，平衡向正反應方向移動即可；
③根據圖象數據結合平衡常數K的計算公式進行計算，根據K僅與溫度有關及反應為放熱來判斷改變條件；
（2）首先根據氫離子的移動方向來確定正負極，然后根據原電池原理，最后書寫電極反應式．

解答： 解：（1）①A．CO₂的體積分數在混合氣體中保持不變，則能說明達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．密度=

總質量

體積

，總質量一定，體積一定，故密度一定，故混合氣體的密質不再發(fā)生改變不能說明達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．單位時間內每消耗1.2mol H₂，同時生成0.4molH₂O，不能體現正逆反應，故不能說明達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．H₂O與CH₃OH都是產物，并且按照1：1的比例生成，所以H₂O與CH₃OH的物質的量濃度之比一直為1：1，不能說明達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故選A；
②要使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，則根據反應，
A．升高溫度，平衡逆向移動，所以

n(CH3OH)

n(CO2)

減小，故A錯誤；
B．恒溫恒容下充入He（g），平衡不移動，所以

n(CH3OH)

n(CO2)

不變，故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡正向移動，所以

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故C正確；
D．恒溫恒容再充入2mol CO₂和3mol H₂，等效于開始加入4molCO₂和6molH₂，壓強增大，平衡正向移動，所以

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故D正確；
故選：CD；
③由圖象數據CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）得
開始濃度：1       1.5        0        0
轉化濃度：0.25     0.75       0.25    0.25 
平衡濃度：0.75     0.75       0.25    0.25 
所以K=

0.25×0.25

0.75×0.75 3

=0.20，則要使K=1，又反應放熱所以降低溫度使平衡向正反應方向移動，故答案為：0.20；C；
（2）M區(qū)是質子流出的一極，應是原電池的負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．

點評：本題考查了化學平衡的有關知識，電極反應式的書寫等，綜合性強，但難度不大．