Question

實施以減少能源浪費和降低廢氣排放為基本內(nèi)容的節(jié)能減排政策，是應(yīng)對全球氣候問題、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇．化工行業(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求．試運用所學(xué)知識，解決下列問題：
（1）已知某反應(yīng)的平衡表達式為：K=

C(H2)C(CO)

C(H2O)

，它所對應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
（2）已知在400℃時，N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0  的K=0.5，則400℃時，在0.5L的反應(yīng)容器中進行合成氨反應(yīng)，一段時間后，測得N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol，則此時反應(yīng)V（N₂）_正

 

V（N₂）_逆（填：＞、＜、=、不能確定）欲使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快，同時使平衡時NH₃的體積百分數(shù)增加，可采取的正確措施是

 

（填序號）
A．縮小體積增大壓強  B．升高溫度   C．加催化劑   D．使氨氣液化移走
（3）在一定體積的密閉容器中，進行如下化學(xué)反應(yīng)：
A（g）+3B（g）?2C（g）+D（s）△H，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如下表：

t/K	300	400	500	…
K/（mol?L-1）2	4×106	8×107	K1	…

請完成下列問題：①判斷該反應(yīng)的△H

 

0（填“＞”或“＜”）
②在一定條件下，能判斷該反應(yīng)一定達化學(xué)平衡狀態(tài)的是

 

 （填序號）．
A．3v（B）_（正）=2v（C）_（逆）
B．A和B的轉(zhuǎn)化率相等
C．容器內(nèi)壓強保持不變   
D．混合氣體的密度保持不變
（4）已知甲醇燃料電池的工作原理如圖所示，該電池工作時，該電池正極的電極反應(yīng)式為：

 

，當(dāng)3.2g甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時，有

 

mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)電源新型電池

專題：化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義判斷反應(yīng)的方程式；
（2）計算濃度商和平衡常數(shù)減小比較判斷反應(yīng)進行的方向，若Q=K，反應(yīng)達到平衡，Q＜K，反應(yīng)正向進行，Q＞K反應(yīng)逆向進行；使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快，同時使平衡時NH₃的體積百分數(shù)增加，需要改變條件 滿足化學(xué)反應(yīng)速率增大，且平衡正向進行；
（3）分析圖表平衡常數(shù)溫度升高，平衡常數(shù)增大，平衡正向進行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；結(jié)合平衡移動原理分析，正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變分析選項；
（4）在甲醇燃料電池中，燃料甲醇作負極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，氧氣作正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，根據(jù)電極反應(yīng)以及電子守恒來計算轉(zhuǎn)移電子的量．

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，再結(jié)合質(zhì)量守恒定律，所以該反應(yīng)的方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）一段時間后，當(dāng)N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量分別為2mol/L、1mol/L、2mol/L時，Qc=

4×4

4×23

=0.5，所以該狀態(tài)是平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相等，
欲使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快，同時使平衡時NH₃的體積百分數(shù)增加，
A．反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，縮小體積增大壓強，反應(yīng)速率增大，平衡逆向進行，故A正確；
B．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，速率增大，平衡逆向進行，故B錯誤；  
C．加催化劑改變反應(yīng)速率，不改變平衡，故C錯誤；
D．使氨氣液化移走，平衡正向進行，反應(yīng)速率減小，故D錯誤；
故答案為：=；A；
（3）①圖表分析可知，平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0，故答案為：＞； 
②A（g）+3B（g）?2C（g）+D（s）△H＞0，
A．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，2v（B）_（正）=3v（C）_（逆），說明C的正逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，但3v（B）_（正）=2v（C）_（逆）不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．A和B的轉(zhuǎn)化率相等與起始量、變化量有關(guān)，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．反應(yīng)前后氣體體積減小，容器內(nèi)壓強保持不變，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故C正確；  
 D．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量減小，體積不變，混合氣體的密度保持不變說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：CD；
（4）該電池正極是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
③當(dāng)3.2g即0.1mol甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時，根據(jù)總反應(yīng)：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，消耗氧氣0.15mol，轉(zhuǎn)移電子0.6mol，故答案為：0.6．

點評：本題考查根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)書寫化學(xué)方程式、平衡移動相關(guān)計算、原電池等，題目較為綜合，涉及多方面的知識，難度中等，注意平衡標志判斷．