Question

【題目】I．某溫度下，在2L密閉容器中X、Y、Z三種物質(zhì)（均為氣態(tài)）間進行反應，其物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖。依圖回答：

（1）該反應的化學方程式可表示為____________。

（2）反應起始至t min（設t=5），Y的平均反應速率是________。

（3）在t min時，該反應達到了平衡狀態(tài)，下列可判斷反應已達到該狀態(tài)的是________（選填字母）。

a．X、Y、Z的反應速率相等

b．X、Y的反應速率比為2：3

c．混合氣體的密度不變

d．生成1mol Z的同時生成2mol X

e．X、Y、Z物質(zhì)的量之比等于化學計量數(shù)比

f．混合氣體的總壓強不再發(fā)生改變

II．燃料電池是利用燃料（如CO、H2、CH4等）與氧氣反應，將反應產(chǎn)生的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，通常用氫氧化鉀作為電解質(zhì)溶液。完成下列關(guān)于甲烷（CH4）燃料電池的填空：

（1）已知燃料電池的總反應式為CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O，電池中有一極的電極反應為CH4+10OH－-8e－== CO32－+7H2O，這個電極是燃料電池的______（填“正極”或“負極”），另一個電極上的電極反應式為：____________________。

（2）隨著電池不斷放電，電解質(zhì)溶液的堿性__________（填“增強”、“減弱”或“不變”）。

（3）通常情況下，甲烷燃料電池的能量利用率_________（填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃燒的能量利用率。

Answer 1

【答案】2X3Y+Z 0.12mol/（Lmin） df 負極 2O2+4H2O+8e－==8OH－ 減弱 大于

【解析】

I．(1)化學反應中，各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化值與化學計量數(shù)呈正比，以此書寫化學方程式；

(2)根據(jù)v=計算反應速率；

(3)當反應中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不再變化時，反應達到平衡狀態(tài)，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量不變；

I．(1)由圖象可以看出，X的物質(zhì)的量逐漸減小，則X為反應物，Y、Z的物質(zhì)的量逐漸增多，作為Y、Z為生成物，當反應到達2min時，△n(X)=0.8mol，△n(Y)=1.2mol，△n(Z)=0.4mol，化學反應中，各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化值與化學計量數(shù)呈正比，△n(X)：△n(Y)：△n(Z)=2：3：1，所以反應的化學方程式為：2X3Y+Z；

(2)v(Y)==0.12mol/(Lmin)；

(3)a．同一反應不同物質(zhì)的反應速率之比等于計量數(shù)之比，該反應中各物質(zhì)反應速率不可能相等，故a錯誤；

b．化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，無論是否達到平衡狀態(tài)，X、Y的反應速率比都為2：3，故b錯誤；

c．由于反應在體積不變的密閉容器中進行，反應過程中氣體的體積不變，質(zhì)量不變，則混合氣體的密度不變，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；

d．生成1molZ的同時生成2molX，說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態(tài)，故d正確；

e．據(jù)圖可知初始投料只有X，反應反應過程中X的物質(zhì)的量減少，Y、Z的物質(zhì)的量增多，所以三者物質(zhì)的量之比在變，可能某一瞬間三者物質(zhì)的量之比等于計量數(shù)之比，但不能說明反應達到平衡，故e錯誤；

f．容器體積一定，反應達到平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，則混合氣體的總壓強不再發(fā)生改變，故f正確；

綜上所述選df；

II．(1)甲烷失電子發(fā)生氧化反應，所以通入燃料的電極為負極，通入氧化劑的電極為正極，正極上電極反應式等于總反應減去負極反應為：2O2+4H2O+8e-=8OH-；

(2)電池工作一段時間后，因為消耗氫氧化鉀所以堿性減弱，溶液的pH減小；

(3)甲烷燃燒時要放出熱量、光能，所以燃料電池中甲烷的利用率比甲烷燃燒的能量利用率高。