Question

水煤氣是重要燃料和化工原料，可用水蒸氣通過(guò)熾熱的炭層制得：
C （s）+H₂O（g）═CO （g）+H₂ （g）△H=+131.3kJ?mol^-1
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的升高而______（增大/減小/不變）．
（2）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，將體系中的C（s）全部移走，平衡______（向左移/向右移/不移動(dòng)）．
（3）上述反應(yīng)在t時(shí)刻達(dá)到平衡（如圖），若在t₁時(shí)刻改變某一條件，請(qǐng)?jiān)谙聢D中繼續(xù)畫(huà)出t₁時(shí)刻之后正反應(yīng)速率（ν_正）隨時(shí)間的變化：
①縮小容器體積（用實(shí)線表示）
②降低溫度（用虛線表示）
（4）一定溫度下，三個(gè)容器中均進(jìn)行著上述反應(yīng)，各容器中炭足量，其它物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度及正逆反應(yīng)速率關(guān)系如下表所示．請(qǐng)?zhí)顚?xiě)表中相應(yīng)的空格．

容器編號(hào)	c（H2O）/mol?L-1	c（CO）/mol?L-1	c（H2）/mol?L-1	ν正、ν逆比較
I	0.06	0.60	0.10	ν正=ν逆
Ⅱ	0.12	0.20	______	ν正=ν逆
Ⅲ	0.10	0.20	0.40	ν正______ν逆

（5）CO和H₂可合成甲醇．直接甲醇燃料電池（DMFC）由甲醇負(fù)極、氧正極和質(zhì)子交換膜構(gòu)成．在催化劑作用下甲醇被氧化為水和二氧化碳．甲醇用完后，只要補(bǔ)充甲醇就可以繼續(xù)使用．因此，DMFC用作筆記本電腦、汽車等的能量來(lái)源時(shí)，它能夠?qū)崿F(xiàn)污染物的“零排放”． DMFC的正極電極反應(yīng)式為_(kāi)_____，DMFC的總反應(yīng)式為_(kāi)_____．

Answer 1

【答案】分析：（1）該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，據(jù)此判斷；
（2）將C全部移走，由于是可逆反應(yīng)，還會(huì)生成碳，生成的碳不能完全反應(yīng)；
（3）①縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，瞬間正反應(yīng)速率加快，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，正反應(yīng)速率增大到新平衡；②降低溫度，瞬間正反應(yīng)速率減慢，平衡逆反應(yīng)移動(dòng)，正反應(yīng)速率增大到新平衡，據(jù)此作圖；
（4）根據(jù)Ⅰ計(jì)算平衡常數(shù)．Ⅱ中處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算Ⅱ中c（H₂）；
據(jù)此Ⅲ中此時(shí)的濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較，判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，據(jù)此判斷；
（5）原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣在正極放電，采用質(zhì)子交換膜，故負(fù)極產(chǎn)生的氫離子移向正極，故氧氣在正極放電生成水；
該原電池的實(shí)質(zhì)是甲醇燃燒產(chǎn)生二氧化碳與水．
解答：解：（1）該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大；
故答案為：增大；
（2）將C全部移走，由于是可逆反應(yīng)，還會(huì)生成碳，生成的碳不能完全反應(yīng)，故平衡向左移動(dòng)，
故答案為：向左移；
（3）①縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，瞬間正反應(yīng)速率加快，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，正反應(yīng)速率增大到新平衡；②降低溫度，瞬間正反應(yīng)速率減慢，平衡逆反應(yīng)移動(dòng)，正反應(yīng)速率增大到新平衡，故圖象為：
故答案為：；
（4）由Ⅰ可知，平衡常數(shù)k==1，Ⅱ中處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡常數(shù)可知Ⅱ中c（H₂）===0.6，
Ⅲ中此時(shí)的濃度商Qc==0.8＜1，故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，故ν_正＞ν_逆，
故答案為：0.06；＞；
（5）原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣在正極放電，采用質(zhì)子交換膜，故負(fù)極產(chǎn)生的氫離子移向正極，故氧氣在正極放電生成水，電極反應(yīng)式為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，該原電池的實(shí)質(zhì)是甲醇燃燒產(chǎn)生二氧化碳與水，故總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，
故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O．
點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡及反應(yīng)速率的影響因素、原電池等，難度中等，（2）為易錯(cuò)點(diǎn)、難度，學(xué)生容易形成定式思維，認(rèn)為碳是固體，不影響平衡移動(dòng)，導(dǎo)致錯(cuò)誤，注意審題是將碳完全移走．