Question

【題目】化學(xué)平衡是最重要的化學(xué)反應(yīng)原理之一。

（1）現(xiàn)有容積為1L的恒溫恒容密閉容器，向其中加入1molA氣體和1molB氣體后發(fā)生反應(yīng)：A(g)＋B(g)C(g) ΔH=-qkJ·mol-1(q>0)，ts后，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，生成0.5molC氣體，放出熱量Q1kJ。回答下列問題：

①在題干條件下，說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的有__（填序號）。

A.消耗0.1molA的同時生成0.1molC

B.容器中氣體的壓強(qiáng)不隨時間而變化

C.容器中氣體的密度不隨時間而變化

D.A的轉(zhuǎn)化率為50%

②保持容器溫度和容積不變，若開始時向容器中加入1molC氣體，反應(yīng)達(dá)到平衡時，吸收熱量Q2kJ，則Q1、Q2與q的數(shù)值關(guān)系正確的是___（填序號）。

A.Q1＋Q2=q B.Q1＋2Q2<q C.Q1＋2Q2>q D.Q1＋Q2<q

③在原平衡基礎(chǔ)上，保持容器溫度和容積不變，向容器中再通入amolA氣體，重新達(dá)平衡后，B氣體的轉(zhuǎn)化率為75%，則a=__。

（2）在一容積可變的密閉容器中充有10molCO和20molH2，發(fā)生CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反應(yīng)。CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)、壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。

①A、B、C三點(diǎn)的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系為___。

②若達(dá)到平衡狀態(tài)A時，容器的體積為8L，則在平衡狀態(tài)B時容器的體積為___L。

（3）以甲醇為主要原料，電化學(xué)合成碳酸二甲酯的工作原理如圖所示。則電源的正極為___（填“A”或“B”），寫出陽極的電極反應(yīng)式___。

Answer 1

【答案】BD AC 1.25 KA=KB>KC 1.6 A 2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+

【解析】

（1）②根據(jù)等效平衡原理：恒溫恒容條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)，通過化學(xué)計量數(shù)比換算成同一半邊的物質(zhì)后，物質(zhì)的量與原平衡相等即等效，可知開始時加入1molC與原平衡等效，平衡時對應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，則可知Q1、Q2和q的關(guān)系，據(jù)此分析。

③分析題給信息，溫度不變，則平衡常數(shù)不變，根據(jù)原平衡可計算出平衡常數(shù)，根據(jù)平衡常數(shù)的計算式，進(jìn)而可計算出a的值。

（1）①分析題給信息，根據(jù)化學(xué)平衡的特點(diǎn)，正逆反應(yīng)速率相等或變量不變即可說明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)：

A．消耗0.1molA的同時生成0.1molC指的都是正反應(yīng)速率，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A項錯誤；

B．由反應(yīng)方程式可知，該可逆反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，故容器中氣體的壓強(qiáng)不隨時間而變化，即總壓強(qiáng)一定，說明該反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，B項正確；

C．根據(jù)題給信息，恒容條件下，該反應(yīng)中物質(zhì)的總質(zhì)量不變，任何時刻容器中氣體密度都不隨時間而變化，故不能說明該反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，C項錯誤；

D．根據(jù)題給信息：向容積為1L的恒溫恒容密閉容器中加入1molA氣體和1molB氣體后發(fā)生反應(yīng)，ts后，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，生成0.5molC氣體，則根據(jù)反應(yīng)方程式可知，消耗0.5molA氣體，則A氣體的轉(zhuǎn)化率=，則A的轉(zhuǎn)化率為50%可以說明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，D項正確；

答案選BD。

②根據(jù)等效平衡可知，保持容器溫度和容積不變，開始時向容器中加入1molC氣體與開始時加入1molA氣體和1molB氣體是等效的，則有：Q1＋Q2=q，據(jù)此可知，Q1＋2Q2>q。故AC正確；

答案選AC。

③原平衡中，加入1molA氣體和1molB氣體，達(dá)平衡后生成0.5molC氣體，則根據(jù)反應(yīng)方程式可知，平衡時A、B氣體的物質(zhì)的量均為0.5mol，則平衡常數(shù)K=。

在原平衡基礎(chǔ)上，保持容器溫度和容積不變，向容器中再通入amolA氣體，重新達(dá)平衡后，B氣體的轉(zhuǎn)化率為75%，則可知重新達(dá)平衡時，B又消耗了，由題意可知，溫度不變，平衡常數(shù)不變，根據(jù)三段式，有：

則平衡常數(shù)K=，解得a=1.25，答案為：1.25；

（2）①分析題中轉(zhuǎn)化率-溫度圖可知，隨著溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率逐漸降低，說明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，該可逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)。根據(jù)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，A點(diǎn)和B點(diǎn)的溫度相同，則KA=KB。A、B點(diǎn)溫度為T1℃，C點(diǎn)溫度為T2℃，T2℃＞T1℃，該可逆反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故KA=KB>KC。答案為：KA=KB>KC；

②由題可知，A點(diǎn)時CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，則CO轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量=，容器體積為8L，則有：

平衡常數(shù)K=

A點(diǎn)和B點(diǎn)的溫度相同，平衡常數(shù)K也相同。B點(diǎn)時CO的轉(zhuǎn)化率為0.8，則CO轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量=。設(shè)平衡狀態(tài)B時容器的體積為V，則據(jù)題意有：

平衡常數(shù)K=，解得：V=1.6L。答案為：1.6；

（3）由題中所給工作原理圖，可知該裝置為電解池。由圖可知，H+向右側(cè)移動，根據(jù)電解池原理，陽離子移向陰極，陰極與電源的負(fù)極相連，由此可知，B為電源的負(fù)極，電源的正極為A。陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，結(jié)合電解池的工作原理圖，可知，陽極的電極反應(yīng)方程式為：2CH3OH+CO-2e=(CH3O)2CO+2H+；答案為：A；2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+。