解答:
解:(1)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,平衡常數(shù)中,分子為生成物,分母為反應(yīng)物,根據(jù)元素守恒可推知有碳反應(yīng),所以該反應(yīng)的方程式為C(s)+2H
2O(g)?CO
2(g)+2H
2 (g),故答案為:C(s)+2H
2O(g)?CO
2(g)+2H
2 (g);
(2)①由表中數(shù)據(jù)可知,平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為3.2mol,則:
C(s)+2H
20(g)?C0
2(g)+2H
2(g)
開始(mol):2 4 0 0
轉(zhuǎn)化(mol):1.6 3.2 1.6 3.2
平衡(mol):0.4 0.8 1.6 3.2
平衡常數(shù)k=
=
=12.8,
故答案為:12.8;
②3min內(nèi)水蒸氣的濃度變化量=氫氣的濃度變化量的一半=
×
=0.6mol/L,隨反應(yīng)進(jìn)行,物質(zhì)的濃度降低,反應(yīng)速率較短,故前1.5min水的濃度變化量大于后1.5min水的濃度變化量,故反應(yīng)進(jìn)行到1.5min時(shí),H
2O(g)的物質(zhì)的量濃度小于2mol/L-0.6mol/L=1.4mol/L,
故答案為:C;
③反應(yīng)前后氣體的體積發(fā)生變化,恒溫恒容下,改變初始各組分的物質(zhì)的量,平衡時(shí)各氣體的體積分?jǐn)?shù)與甲容器完全相同,則為完全等效平衡,起始時(shí)固體的量碳的量減小會(huì)影響參加反應(yīng)水的物質(zhì)的量,按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊,起始濃度相等,故滿足c(H
2O)=
=2mol/L,且n(C):n(H
2O)≥1:2,
A.按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊,CO
2與H
2恰好轉(zhuǎn)化,則c(H
2O)=2mol/L,n(C):n(H
2O)=(0.6mol+0.5mol):(1mol+1mol)=1.1:2≥1:2,故A正確;
B.c(H
2O)=2mol/L,n(C):n(H
2O)=0.6mol:2mol=0.6:2<1:2,故B錯(cuò)誤;
C.按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊,CO
2與H
2恰好轉(zhuǎn)化,則c(H
2O)=4mol/L≠2mol/L,故C錯(cuò)誤;
D.按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊,CO
2與H
2恰好轉(zhuǎn)化,則c(H
2O)=2mol/L,n(C):n(H
2O)=(0.2mol+0.75mol):(0.5mol+1.5mol)=1:2,故D正確,
故答案為:AD;
(3)甲醇和氫氣的燃燒熱書寫其熱化學(xué)方程式分別為:
①2CH
3OH(l)+3O
2(g)=2CO
2(g)+4H
2O(l),△H
1=-1451kJ/mol;
②2H
2(g)+O
2(g)=2H
2O(l),△H
2=-571.6KJ/mol,
根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)CO
2(g)+3H
2(g)═CH
3OH(l)+H
2O(l)
可以看成是方程式
×②-①×
;所以△H=×
(-571.6KJ/mol)-(-1451kJ/mol)×
=-131.9KJ/mol,
故答案為:CO
2(g)+3H
2(g)═CH
3OH(l)+H
2O(l)△H=-131.9KJ/mol;
(4)①依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析,平衡常數(shù)隨溫度升高減小,平衡逆向進(jìn)行,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),△H<0,反應(yīng)前后是氣體體積減小的反應(yīng)△S<0,
故答案為:<;<;
②若用甲醚作為燃料電池的原料,甲醚在負(fù)極失電子反應(yīng)氧化反應(yīng),在堿性介質(zhì)中電池負(fù)極的電極反應(yīng)式:CH
3OCH
3-12e
-+16OH
-=2CO
32-+11H
2O;
若以1.12L?min
-1(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的速率向該電池中通入二甲醚,用該電池電解500mL 2mol?L
-1 CuS0
4溶液,通電0.50min后,通入二甲醚物質(zhì)的量=
1.12L/min×0.50min |
22.4L/mol |
=0.025mol;
依據(jù)電極反應(yīng)電子守恒,CH
3OCH
3~12e
-~6Cu
2+n(Cu
2+)=0.025mol×6=0.15mol
m(Cu)=0.15mol×64g/mol=9.6g
理論上可析出金屬銅的質(zhì)量9.6g,
故答案為:CH
3OCH
3-12e
-+16OH
-=2CO
32-+11H
2O;9.6.