Question

（1）氫是未來最好的能源選擇，制取氫氣的成熟的方法有很多，利用甲醇可以與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣，反應(yīng)方程式如下：
CH₃OH（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+3H₂（g）△H（298K）=+49.4kJ/mol
一定條件下，向容積為2L的恒容密閉容器中充入1mol CH₃OH（g）和3mol H₂O（g），實驗測得：達(dá)到平衡狀態(tài)時，吸收熱量19.76KJ．則
①達(dá)平衡時混合氣體的壓強(qiáng)是反應(yīng)前的

 

倍．
②該條件下的該反應(yīng)的平衡常數(shù)是

 

（保留兩位有效數(shù)字）．
③該條件下反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的依據(jù)是（填序號）

 

．
A．υ_正（CH₃OH）=υ_正（CO₂）     B．混合氣體的密度不變
C．c（CH₃OH）=c（H₂O）       D．混合氣體的總物質(zhì)的量不變
（2）甲、乙兩容器體積相等，甲容器通入1mol SO₂和1mol O₂，乙容器通入1mol SO₃和0.5mol O₂，發(fā)生反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H＜0，甲、乙起始反應(yīng)溫度相同，均和外界無熱量交換，平衡時，甲中SO₂的轉(zhuǎn)化率為a，乙中SO₃的分解率為b，則a、b的關(guān)系為a+b

 

1（填“＜”、“＞”或“=”）．
（3）甲醇是燃料電池的常見原料，現(xiàn)以熔融的K₂CO₃為電解質(zhì)，以甲醇為燃料，以空氣為氧化劑，以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬材料為電極．如圖是甲醇燃料電池模型，試回答下列問題：
①寫出該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式

 

．
②空氣應(yīng)該從

 

（選a、b、c、d）通入．M、N是陰離子交換膜，則陰離子移動的方向是

 

（填“從左到右”或“從右到左”）．
③如果用該電池作為電解裝置，當(dāng)有16g甲醇發(fā)生反應(yīng)時，則理論上提供的電量最多為（法拉第常數(shù)F=9.65×10⁴ C?mol^-1）

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①恒溫恒容下，氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比；
②利用三段式法計算出平衡時的濃度，K=

生成物濃度的冪次方

反應(yīng)物濃度的冪次方

；
③平衡狀態(tài)時正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度保持不變；
（2）二氧化硫和氧氣反應(yīng)放熱，分解三氧化硫吸熱，在絕熱容器中影響平衡移動；
（3）①結(jié)合電解質(zhì)的成分解答；
②氧氣發(fā)生還原反應(yīng)在正極，陰離子移向負(fù)極；
③據(jù)電極反應(yīng)式計算．

解答： 解：（1）①吸熱19.76KJ，據(jù)方程式可以求得，反應(yīng)的甲醇有

19.76KJ

49.4KJ/mol

=0.4mol，則
              CH₃OH（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+3H₂（g）△H（298K）=+49.4kJ/mol
反應(yīng)前（mol）   1         3        0        0
反應(yīng)了（mol）  0.4        0.4     0.4     1.2
平衡后（mol）  0.6        2.6      0.4     1.2
平衡后，混合氣體的壓強(qiáng)是原來的

0.6+2.6+0.4+11.2

1+3

=1.2，
故答案為：1.2；
②K=

生成物濃度的冪次方

反應(yīng)物濃度的冪次方

=

1．23×0.4

0.6×2.6

≈0.11，
故答案為：0.11；
③A、不能體現(xiàn)正逆反應(yīng)速率相等，故A錯誤；
B、體積不變，反應(yīng)物和生成物都是氣體，所以密度永遠(yuǎn)不變，故B錯誤；
C、甲醇和水蒸氣濃度相等，決定于加入的量，與是否平衡無關(guān)，故C錯誤；
D、反應(yīng)前后氣體體積不同，所以氣體總物質(zhì)的量不變說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故選D．
（2）若溫度和體積都相同時，a+b=1，但現(xiàn)在是絕熱容器，甲中溫度會升高，抑制了二氧化硫與氧氣化合，乙中溫度會降低，抑制了三氧化硫的分解，所以，a+b＜1，故答案為：＜；
（3）①甲醇在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液是熔融的K₂CO₃，所以負(fù)極的電極反應(yīng)式應(yīng)為：CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=4CO₂+2H₂O，
故答案為：CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=4CO₂+2H₂O；
②氧氣應(yīng)在正極反應(yīng)，所以從d口通入，陰離子從右到左移向負(fù)極，故答案為：d；從右到左；
③從電極反應(yīng)式CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=4CO₂+2H₂O 可知，1mol甲醇反應(yīng)轉(zhuǎn)移6mol電子，現(xiàn)在有

16g

32g/mol

=0.5mol甲醇反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為3mol，則理論上提供的電量最多為，3mol×9.65×10⁴ C?mol^-1=2.895×10⁵ C，故答案為：2.895×10⁵ C．

點評：本題考查了氣體物質(zhì)的量之比與壓強(qiáng)的關(guān)系、化學(xué)平衡常數(shù)的求算、平衡狀態(tài)的判斷、溫度對平衡移動的影響、原電池中電極反應(yīng)式書寫、離子移動方向等等，題目有一定難度．