Question

5．一定條件下，在體積為3L的密閉容器中反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）達到化學平衡狀態(tài)．
（1）根據(jù)如圖1，升高溫度，K值將減�。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ皽p小”或“不變”）．
（2）500℃時，從反應開始到達到化學平衡，以H₂的濃度變化表示的化學反應速率是$\frac{2{n}_{B}}{{3t}_{B}}$mol/（L•min）（用n_B、t_B表示）．
（3）該可逆反應達到化學平衡狀態(tài)的標志是ac（填字母）．
a、CO、H₂、CH₃OH的濃度均不再變化            b、混合氣體的密度不再改變
c、混合氣體的平均相對分子質量不再改變       d、v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO）
（4）300℃時，將容器的容積壓縮到原來的1/2，在其他條件不變的情況下，對平衡體系產生的影響是cd（填字母）．
a、c（H₂）減少                 b、正反應速率加快，逆反應速率減慢
c、CH₃OH 的物質的量增加        d、重新平衡時c（H₂）/c（CH₃OH）減小
（5）根據(jù)題目有關信息，請在如圖2坐標圖中標示出該化學反應過程的能量變化（標明信息）．
（6）以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池．已知該燃料電池的總反應式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，該電池中負極上的電極反應式是：
2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，則正極上發(fā)生的電極反應為：O₂+2H₂O+e^-=4OH^-．

Answer 1

分析 （1）從平衡移動角度結合K表達式分析；
（2）用v=$\frac{△c}{△t}$求算；
（3）當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，據(jù)此解答，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；（4）將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，壓強增大，反應速率增大，平衡向正反應方向移動，以此判斷；
（5）根據(jù)該反應放熱，生成物的總能量小于反應物的總能量，△H＜O；
（6）根據(jù)正極的電極反應=總反應-負極的電極反應．

解答 解：（1）500℃時，生成物的濃度比300℃低，說明升溫平衡逆向移動，其△H＜0，升溫時平衡逆向移動，K減�。�
故答案為：減��；
（2）生成甲醇n_Bmol，則參加反應的氫氣2n_Bmol，v（H₂）=$\frac{2{n}_{B}}{{3t}_{B}}$mol/（L•min），故答案為：$\frac{2{n}_{B}}{{3t}_{B}}$mol/（L•min）；
（3）化學平衡狀態(tài)判斷的關鍵：v（正）=v（逆）和各物質的濃度保持不變．
a、物質的濃度保持不變說明反應已達平衡狀態(tài)，故a正確；
b、V是3L不變，反應物和生成物都是氣體，混合氣體總質量m不變，所以ρ時刻保持不變，故b錯誤；
c、反應物有3mol氣體時完全反應后應生成1mol氣體，氣體物質的量減小，質量不變，故平均相對分子質量不變時說明反應已達平衡狀態(tài)，故c正確．
d、v生成（CH₃OH）和v消耗（CO）都是正向進行，無法體現(xiàn)v（正）=v（逆），故d錯誤；
故答案為：ac；
（4）a．將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，氫氣的物質的量減少，但c（H₂）增大，故錯誤；
b．將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，壓強增大，正逆反應速率都增大，故b錯誤；
c．將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，平衡向正反應方向移動，CH₃OH 的物質的量增加，故c正確；
d．將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，壓強增大，平衡向正反應方向移動，CH₃OH的物質的量增加，氫氣的物質的量減少，但濃度增大，甲醇的物質的量增多，故有c（H₂）/c（CH₃OH）減小，故d正確；
故答案為：cd；
（5）該反應放熱，生成物的總能量小于反應物的總能量，△H＜O，圖象為：；
故答案為：；

（6）燃料電池的總反應式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，負極上的電極反應式是：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，兩式相減，正極上的電極反應式是：O₂+2H₂O+e^-=4OH^-；
故答案為：O₂+2H₂O+e^-=4OH^-．

點評 本題主要考查化學反應速率、平衡圖象、化學平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)的判斷、電極反應方程式等，難度不大，注意基礎知識的理解掌握．