Question

【題目】是一種重要的化工原料，被廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決下列問題：

已知反應(yīng)：

工業(yè)制取炭黑的方法之一是將甲烷隔絕空氣加熱到進(jìn)行裂解。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______。

容積固定為1L的密閉容器內(nèi)充入和，保持發(fā)生反應(yīng)，用壓力計(jì)監(jiān)測(cè)反應(yīng)過程中容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化如下表：

反應(yīng)時(shí)間	0	5	10	15	20	25
壓強(qiáng)

則反應(yīng)從開始到20min時(shí)，以CO濃度變化表示的平均反應(yīng)速率______。

對(duì)于反應(yīng)來說：

時(shí)，平衡常數(shù)。測(cè)得密閉容器中各物質(zhì)達(dá)到平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度分別為：，，，，則______填“”、“”或“”，判斷依據(jù)是______。

下列措施有利于提高反應(yīng)混合氣中含量的是______。

A.使用催化劑 升高溫度 及時(shí)導(dǎo)出CO增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)

一定條件下，將與按物質(zhì)的量之比1：1置于恒容密閉容器中反應(yīng)，下列能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______。

A.

B.體系中混合氣體密度不變

C.與的轉(zhuǎn)化率相等

D.與物質(zhì)的量之比不再改變

E.反應(yīng)體系壓強(qiáng)不再改變

以甲烷為燃料的新型電池得到廣泛應(yīng)用。下圖是甲烷燃料電池工作原理的示意圖。

極上的電極反應(yīng)式為______。

以該燃料電池作電源，用石墨作電極電解硫酸銅溶液，當(dāng)陽極收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況氣體時(shí)，消耗甲烷的體積為______標(biāo)準(zhǔn)狀況。

Answer 1

【答案】 反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，升高溫度K值增大，的，所以

【解析】

；根據(jù)蓋斯定律用得：，故答案為：；

從反應(yīng)開始到20min時(shí)，設(shè)CO的濃度變化量是x，

初始濃度：2 4 0

變化濃度：x 2x x

平衡濃度：x

根據(jù)反應(yīng)前后壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則，解得：；從反應(yīng)開始到20min時(shí)，以CO表示的平均反應(yīng)速率，故答案為：；

對(duì)于反應(yīng)，測(cè)得密閉容器中各物質(zhì)達(dá)到平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度分別為：，，，，時(shí)的平衡常數(shù)，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向著正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，則溫度，故答案為：；反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，升高溫度K值增大，的，所以；

使用催化劑，化學(xué)平衡不移動(dòng)，無法提高反應(yīng)混合氣中含量，故A錯(cuò)誤；

B.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向著正向移動(dòng)，可提高反應(yīng)混合氣中含量，故B正確；

C.及時(shí)導(dǎo)出CO，生成物濃度減小，平衡向著正向移動(dòng)，能夠提高反應(yīng)混合氣中含量，故C正確；

D.增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，平衡向著逆向移動(dòng)，反應(yīng)混合氣中含量減小，故D錯(cuò)誤；

故答案為：BC；

一定條件下，將與按物質(zhì)的量之比1：1置于恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)。

A.，表明正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；

B.體系中混合氣體密度始終不變，不能根據(jù)混合氣體密度判斷平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；

C.與按物質(zhì)的量之比1：1置于恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，二者的計(jì)量數(shù)相等，則與的轉(zhuǎn)化率始終相等，無法判斷平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；

D.與的初始物質(zhì)的量相等，反應(yīng)按照1：1進(jìn)行，則二者的物質(zhì)的量之比始終不變，無法判斷平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；

E.該反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)為變量，當(dāng)反應(yīng)體系壓強(qiáng)不再改變時(shí)，表明正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故E正確；故答案為：AE；

燃料電池中燃料在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲烷失電子在熔融鹽中生成二氧化碳?xì)怏w，則B極上的電極反應(yīng)式為：，故答案為：；

若用該燃料電池作電源，用石墨作電極電解硫酸銅溶液，陽極收集到的標(biāo)準(zhǔn)狀況氣體為氧氣，物質(zhì)的量為：，電極反應(yīng)為：，結(jié)合電子守恒和電極反應(yīng)可得：，，則消耗甲烷物質(zhì)的量為：，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為：，故答案為：56。