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生成氫氣，反應方程式如下：
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：達到平衡狀態(tài)時，吸收熱量19.76KJ．則
①達平衡時混合氣體的壓強是反應前的

 

倍．
②該條件下的該反應的平衡常數(shù)是

 

（保留兩位有效數(shù)字）．
③該條件下反應達平衡狀態(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：2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H＜0，甲、乙起始反應溫度相同，均和外界無熱量交換，平衡時，甲中SO₂的轉化率為a，乙中SO₃的分解率為b，則a、b的關系為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，以甲醇為燃料，以空氣為氧化劑，以具有催化作用和導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極反應式

 

．
②空氣應該從

 

（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，當有16g甲醇發(fā)生反應時，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：化學平衡的影響因素,化學電源新型電池,化學平衡的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①恒溫恒容下，氣體的壓強之比等于物質的量之比；
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

反應物濃度的冪次方

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

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

19.76KJ

49.4KJ/mol

=0.4mol，則
              CH₃OH（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+3H₂（g）△H（298K）=+49.4kJ/mol
反應前（mol）   1         3        0        0
反應了（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)正逆反應速率相等，故A錯誤；
B、體積不變，反應物和生成物都是氣體，所以密度永遠不變，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，故C錯誤；
D、反應前后氣體體積不同，所以氣體總物質的量不變說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(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甲醇在負極發(fā)生氧化反應，電解質溶液是熔融的K₂CO₃，所以負極的電極反應式應為：CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=4CO₂+2H₂O，
故答案為：CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=4CO₂+2H₂O；
②氧氣應在正極反應，所以從d口通入，陰離子從右到左移向負極，故答案為：d；從右到左；
③從電極反應式CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=4CO₂+2H₂O 可知，1mol甲醇反應轉移6mol電子，現(xiàn)在有

16g

32g/mol

=0.5mol甲醇反應，轉移電子物質的量為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的量之比與壓強的關系、化學平衡常數(shù)的求算、平衡狀態(tài)的判斷、溫度對平衡移動的影響、原電池中電極反應式書寫、離子移動方向等等，題目有一定難度．