Question

【题目】是一种重要的化工原料，被广泛应用在工农业生产中。请运用所学知识解决下列问题：

已知反应：

工业制取炭黑的方法之一是将甲烷隔绝空气加热到进行裂解。该反应的热化学方程式为______。

容积固定为1L的密闭容器内充入和，保持发生反应，用压力计监测反应过程中容器内压强的变化如下表：

反应时间	0	5	10	15	20	25
压强

则反应从开始到20min时，以CO浓度变化表示的平均反应速率______。

对于反应来说：

时，平衡常数。测得密闭容器中各物质达到平衡时物质的量浓度分别为：，，，，则______填“”、“”或“”，判断依据是______。

下列措施有利于提高反应混合气中含量的是______。

A.使用催化剂 升高温度 及时导出CO增大反应体系的压强

一定条件下，将与按物质的量之比1：1置于恒容密闭容器中反应，下列能说明该反应达到平衡状态的是______。

A.

B.体系中混合气体密度不变

C.与的转化率相等

D.与物质的量之比不再改变

E.反应体系压强不再改变

以甲烷为燃料的新型电池得到广泛应用。下图是甲烷燃料电池工作原理的示意图。

极上的电极反应式为______。

以该燃料电池作电源，用石墨作电极电解硫酸铜溶液，当阳极收集到标准状况气体时，消耗甲烷的体积为______标准状况。

Answer 1

【答案】 反应属于吸热反应，升高温度K值增大，的，所以

【解析】

；根据盖斯定律用得：，故答案为：；

从反应开始到20min时，设CO的浓度变化量是x，

初始浓度：2 4 0

变化浓度：x 2x x

平衡浓度：x

根据反应前后压强之比等于物质的量之比，则，解得：；从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率，故答案为：；

对于反应，测得密闭容器中各物质达到平衡时物质的量浓度分别为：，，，，时的平衡常数，该反应为吸热反应，升高温度平衡向着正向移动，平衡常数增大，则温度，故答案为：；反应属于吸热反应，升高温度K值增大，的，所以；

使用催化剂，化学平衡不移动，无法提高反应混合气中含量，故A错误；

B.该反应为吸热反应，升高温度，平衡向着正向移动，可提高反应混合气中含量，故B正确；

C.及时导出CO，生成物浓度减小，平衡向着正向移动，能够提高反应混合气中含量，故C正确；

D.增大反应体系的压强，平衡向着逆向移动，反应混合气中含量减小，故D错误；

故答案为：BC；

一定条件下，将与按物质的量之比1：1置于恒容密闭容器中发生反应。

A.，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故A正确；

B.体系中混合气体密度始终不变，不能根据混合气体密度判断平衡状态，故B错误；

C.与按物质的量之比1：1置于恒容密闭容器中发生反应，二者的计量数相等，则与的转化率始终相等，无法判断平衡状态，故C错误；

D.与的初始物质的量相等，反应按照1：1进行，则二者的物质的量之比始终不变，无法判断平衡状态，故D错误；

E.该反应为气体体积增大的反应，压强为变量，当反应体系压强不再改变时，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故E正确；故答案为：AE；

燃料电池中燃料在负极发生氧化反应，甲烷失电子在熔融盐中生成二氧化碳气体，则B极上的电极反应式为：，故答案为：；

若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解硫酸铜溶液，阳极收集到的标准状况气体为氧气，物质的量为：，电极反应为：，结合电子守恒和电极反应可得：，，则消耗甲烷物质的量为：，标准状况下的体积为：，故答案为：56。