Question

【題目】回答下列問題：

（1）已知室溫下CO的燃燒熱為283 kJ/mo1，則CO的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為___________________________________。

（2）工業(yè)上利用CO和H2合成清潔能源CH3OH，其反應(yīng)為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-116kJ/mo1

如圖表示CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)隨溫度和壓強(qiáng)變化的示意圖。X表示的是_____________，Y1_____Y2(填“<”、“=”、“>”)。

（3）合成甲醇的反應(yīng)原理為：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，在1L的密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2，在500℃下發(fā)生反應(yīng)，測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

①反應(yīng)進(jìn)行到4min時，v(正)____v(逆)(填“>”“<”或“=”)。0~4min，CO2的平均反應(yīng)速率v(CO2)=____________mol·L1·min1。

②該溫度下平衡常數(shù)為_____________。

③下列能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。

A．v正(CH3OH)=3v逆(H2)

B．CO2、H2、CH3OH和H2O濃度之比為1∶3∶1∶1

C．恒溫恒壓下，氣體的體積不再變化

D．恒溫恒容下，氣體的密度不再變化

（4）為提高燃料的能量利用率，常將其設(shè)計為燃料電池。某電池以甲烷為燃料，空氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬為電極。寫出該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：_____________________________。

Answer 1

【答案】CO(g)+1/2O2(g)CO2(g) △H=-283kJ/mo1 壓強(qiáng) < > 0.125 5.33(或5.3或16/3) C CH4 - 8e- + 10 OH- = CO32-+7 H2O

【解析】

燃燒熱為1mol純凈的可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物釋放的熱量；可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達(dá)平衡。

(1)根據(jù)燃燒熱的概念，燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CO(g)+1/2O2(g)CO2(g) △H=-283kJ/mo1；

(2) △H<0，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉(zhuǎn)化率降低，圖像中曲線Y升高，根據(jù)方程可知，增大壓強(qiáng)，體積減小，平和正向移動，則X 表示壓強(qiáng)；當(dāng)壓強(qiáng)不變時，升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉(zhuǎn)化率降低，Y1<Y2;

(3) ①通過圖像可知，反應(yīng)在15min時平衡，4min反應(yīng)正向進(jìn)行，則v(正)>v(逆)；v(CO2)=/=0.5/4=0.125mol/（L·min）；

②該溫度下平衡常數(shù)，=5.33；

③A.反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，因此3v正(CH3OH)=v正(H2)，所以v正(CH3OH)=3v逆(H2)不能說明CH3OH正逆反應(yīng)速率相同，A錯誤；

B.平衡時反應(yīng)混合物中各組分的含量保持不變，但容器內(nèi)CO2、H2、CH3OH和H2O的濃度之比不一定為1: 3 :1: 1，所以不能作為平衡的標(biāo)志，B錯誤；

C.該反應(yīng)是氣體分子數(shù)變化的反應(yīng)，恒溫恒壓下，氣體的體積不再變化，可以作為平衡的標(biāo)志，C正確；

D. 反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，所以密度始終保持不變，因此混合氣體的密度保持不變不能作為平衡的標(biāo)志，D錯誤；

答案為C

(4)甲烷燃料電池以甲烷為燃料，以空氣為氧化劑，以KOH溶液為電解質(zhì)，負(fù)極得電子，電解質(zhì)溶液參與反應(yīng)，電池反應(yīng)為：CH4 - 8e- + 10 OH- = CO32-+7 H2O；