Question

【題目】一定條件下，向容器中同時(shí)通入甲烷、氧氣和水蒸氣三種氣體，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：

反應(yīng)過(guò)程	化學(xué)方程式	焓變	活化能
甲烷氧化
蒸汽重整

（1）已知：，則燃燒熱_____。

（2）在初始階段，甲烷蒸汽重整的反應(yīng)速率小于甲烷氧化的反應(yīng)速率，原因可能是______。

（3）恒溫恒壓體系（溫度為，壓強(qiáng)為），反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各氣體的物質(zhì)的量均為，用某氣體組分的平衡分壓（分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）代替物質(zhì)的量濃度也可表示平衡常數(shù)（記作）。則：

①平衡常數(shù)___。

②再向容器中瞬時(shí)同時(shí)充入、、、，此時(shí)（正）____（逆）（填“>”“<”或“=”）

③恒溫恒容條件下，將、、、按照體積比投料，能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____。

A 密度保持不變 B 體積分?jǐn)?shù)保持不變

C 平均摩爾質(zhì)量保持不變 D 和的比保持不變

E 斷裂的同時(shí)，有斷裂

（4）向絕熱恒容密閉容器中通入和使反應(yīng)達(dá)到平衡，正反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖如圖所示。圖中點(diǎn)反應(yīng)是否達(dá)到平衡，說(shuō)明理由_____。

（5）利用重整反應(yīng)，設(shè)計(jì)一種熔融碳酸鹽燃料電池，原理示意圖，電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為______。

Answer 1

【答案】 重整反應(yīng)活化能高（或開(kāi)始時(shí)重整反應(yīng)物濃度低；或開(kāi)始時(shí)體系不能提供重整所需的熱能等其他合理答案） （或） < BCDE 點(diǎn)不是平衡點(diǎn)，因?yàn)檫_(dá)到平衡后，正反應(yīng)速率不會(huì)隨著時(shí)間變化而變化（僅判斷，不給分。其他合理答案也給分）

【解析】

（1）設(shè) =-802.6kJ/mol為式①，

=-322.0kJ/mol為式②，

為式③，則H2的燃燒熱方程式H2(g)+O2(g)=H2O(l)可以由(①-②) -③得出，故該反應(yīng)的=-284.3kJ/mol；

（2）由表中數(shù)據(jù)可知，甲烷氧化的活化能低于蒸氣重整的活化能，活化能越低，反應(yīng)速率越快，故初始階段，甲烷蒸汽重整的反應(yīng)速率小于甲烷氧化的反應(yīng)速率；

（3）①達(dá)到平衡時(shí)，各氣體的物質(zhì)的量均為，所以每個(gè)組分的分壓都是，所以；

②若向容器中瞬時(shí)同時(shí)充入、、、，總物質(zhì)的量為10mol，CH4、H2O、CO、H2的分壓分別為、、、，此時(shí)用壓強(qiáng)表示體系的濃度商為，＞，故平衡向逆向移動(dòng)，（正）＜（逆）；

③判定反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)有兩種方法，一是v正=v逆，二是變量不變；

A．密度，恒容條件下V是定值，根據(jù)質(zhì)量守恒，氣體的總質(zhì)量m也是定值，故是定值，A不能判定平衡；

B．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，CO體積分?jǐn)?shù)不斷變化，當(dāng)它不再變化時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B能判定平衡；

C．平均摩爾質(zhì)量，m為定值，但反應(yīng)前后系數(shù)之和不同，即n是變量，故M也是變量，C可以判定平衡；

D．和的投料比為3：1，反應(yīng)比為1：3，故比值不是定值，D可以判定平衡；

E．斷裂說(shuō)明反應(yīng)了1molH2O，是正反應(yīng)方向，斷裂說(shuō)明反應(yīng)了3molH2，是逆反應(yīng)方向，故v正=v逆，E可以判定平衡；

故選BCDE。

（4）化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是各物質(zhì)的濃度不再改變，其實(shí)質(zhì)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正反應(yīng)速率還在改變，故一定未達(dá)平衡；

（5）由圖可知，H2和CO在A極上失電子生成CO2和H2O，故A是負(fù)極，那么B就是正極，在B極上，O2得電子與CO2生成，電極反應(yīng)為：；