Question

（1）T℃時(shí)，向1L密閉容器中投入1mol CH₄和1mol H₂O（g），平衡時(shí)c（CH₄）=0.5mol?L^-1．該溫度下反應(yīng)CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）的平衡常數(shù)K=

 

．
（2）乙醇空氣燃料電池中使用的電解質(zhì)是摻雜Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2-離子．該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．
（3）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）．CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．該反應(yīng)△H

 

0（填“＞”或“＜”）．實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是

 

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Answer 1

考點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)化學(xué)平衡三段式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到，用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積；
（2）乙醇具有還原性，為原電池的負(fù)極，被氧化，電極反應(yīng)式為C₂H₆O+6O^2--12e^-=2CO₂+3H₂O，通入空氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-=2O^2-，以此解答該題；
（3）從橫坐標(biāo)上一點(diǎn)，畫一條平行于縱坐標(biāo)的虛線，看相同壓強(qiáng)下不同溫度時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越低轉(zhuǎn)化率越低，說明，升溫時(shí)平衡向逆向移動(dòng)；

解答： 解：（1）向1L密閉容器中投入1mol CH₄和1mol H₂O（g），平衡時(shí)c（CH₄）=0.5mol?L^-1．
該溫度下反應(yīng)     CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol/L）  1        1         0      0
變化量（mol/L） 0.5       0.5       0.5    1.5
平衡量（mol/L） 0.5       0.5       0.5    1.5
平衡常數(shù)K=

0.5×1．53

0.5×0.5

=6.75（mol/L）²；
故答案為：6.75（mol/L）²；
（2）通入乙醇一極是負(fù)極，該極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為C₂H₆O+6O^2--12e^-=2CO₂+3H₂O；
故答案為：C₂H₆O+6O^2--12e^-=2CO₂+3H₂O；
（3）從橫坐標(biāo)上一點(diǎn)0.5處，畫一條平行于縱坐標(biāo)的虛線，看相同壓強(qiáng)下不同溫度時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越低轉(zhuǎn)化率越低，說明，升溫時(shí)平衡向逆向移動(dòng)．
第二問：工業(yè)生產(chǎn)要考慮速經(jīng)濟(jì)效益，要考慮速度和效率，壓強(qiáng)越大需要的條件越高，花費(fèi)越大．
故答案為：＜；在1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增加壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，經(jīng)濟(jì)效益低；

點(diǎn)評(píng)：本題是一道很好的綜合試題，主要是平衡常數(shù)計(jì)算，適合當(dāng)前的高考思路，綜合性強(qiáng)．同時(shí)考查了學(xué)生的識(shí)圖能力．這是學(xué)生必備的能力，題目難度中等．