Question

一定條件下，在體積為3L的密閉容器中反應(yīng)：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)．
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

；根據(jù)圖1升高溫度，K值將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）500℃時(shí)，從反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)到化學(xué)平衡，以H₂的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是

 

（用n_B、t_B表示）．
（3）判斷該可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是

 

（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(duì)分子質(zhì)量不再改變        d、v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO）
（4）300℃時(shí)，將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，在其他條件不變的情況下，對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是

 

（填字母）．
a、c（H₂）減少                        b、正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢
c、CH₃OH 的物質(zhì)的量增加               d、重新平衡時(shí)

c(H2)

c(CH3OH)

減小
（5）根據(jù)題目有關(guān)信息，請(qǐng)?jiān)诿?中標(biāo)示出該化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的能量變化（標(biāo)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(gòu)成燃料電池．已知該燃料電池的總反應(yīng)式為：
2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，該電池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式是：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，則正極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，列出平衡常數(shù)的表達(dá)式；根據(jù)升高溫度乙醇的物質(zhì)的量減小，平衡逆向移動(dòng)，判斷平衡常數(shù)的變化；
（2）根據(jù)v=

△n V

△t

求出化學(xué)反應(yīng)速率υ（CH₃OH），然后根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比求出υ（H₂）；
（3）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)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(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（4）將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，以此判斷；
（5）根據(jù)該反應(yīng)放熱，生成物的總能量小于反應(yīng)物的總能量，△H＜O；
（6）根據(jù)正極的電極反應(yīng)=總反應(yīng)-負(fù)極的電極反應(yīng)．

解答： 解：（1）化學(xué)平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，反應(yīng)物的生成物都是氣體，故平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；由圖象1可知升高溫度乙醇的物質(zhì)的量減少，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，K減小，
故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；減�。�
（2）υ（CH₃OH）═

△n V

△t

=

nB 3L

t B

mol/（L?min），而υ（H₂）=2υ（CH₃OH）=

2n B

3tB

mol/（L?min），故答案為：

2n B

3tB

mol/（L?min）；
（3）a、平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度保持不變，CH₃OH、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，說(shuō)明到達(dá)平衡，故a正確；
b、容器的體積不變，混合氣體的質(zhì)量不變，混合氣體的密度始終不變，混合氣體密度不變，不能說(shuō)明到達(dá)平衡，故b錯(cuò)誤；
c、混合氣體的質(zhì)量不變，混合氣體的物質(zhì)的量增大，隨反應(yīng)進(jìn)行平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，說(shuō)明到達(dá)平衡，故c正確；
d、v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO）都表示正反應(yīng)速率，自始至終都按1：1進(jìn)行，不能說(shuō)明到達(dá)平衡，故d錯(cuò)誤．
故答案為：a、c；
（4）將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，壓強(qiáng)增大，正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CH₃OH的物質(zhì)的量增加，濃度增大，氫氣的物質(zhì)的量減少，但濃度增大，甲醇的物質(zhì)的量增多，濃度增大，故有

c(H2)

c(CH3OH)

=

n(H2)

n(CH3OH)

減小，
故答案為：c、d；
（5）該反應(yīng)放熱，生成物的總能量小于反應(yīng)物的總能量，△H＜O，圖象為：；
故答案為：；

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

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查化學(xué)反應(yīng)速率、平衡圖象、化學(xué)平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)的判斷、電極反應(yīng)方程式等，難度不大，注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．