Question

Ⅰ、CO和H₂的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，焦炭、天然气（主要成分为CH₄）、重油、煤在高温下均可与水蒸气反应制得合成气．
（1）已知某反应的平衡常数表达式为：K=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

，它所对应的化学方程式为：______．
（2）向体积为2L的密闭容器中充入CH₄和H₂O（g）组成的混合气（共1mol），在一定条件下发生反应，并达到平衡状态，测得温度、压强、投料比X〔

n(CH4)

n(H2O)

）对该反应的影响如图所示．

①图1中的两条曲线所示投料比的关系X₂______X₁（填“=”“＞”或“＜”下同）
②图2中两条曲线所示的压强比的关系：P₂______P₁
（3）以CH₄、O₂为原料可设计成燃料电池：
①设装置中盛有150.0mL1.0mol/LKOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为4.48L，放电过程中转移电子的物质的量为______．
②以H₂SO₄溶液代替KOH溶液为电解质溶液，则燃料电池的负极反应式为：______．
Ⅱ、（1）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：
已知：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-akJ?mol^-1；
CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H=-bkJ?mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-ckJ?mol^-1；
H₂O（g）═H₂O（l）△H=-dkJ?mol^-1，
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：______．
（2）已知某温度下Mg（OH）₂的Ksp=6.4xl0^-12，当溶液中c（Mg²⁺）≤1.0×10^-5mol?L^-1可视为沉淀完全，则应保持溶液中c（OH^-）≥______mol?L^-1．

Answer 1

Ⅰ、（1）平衡表达式为：K=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

，生成物为CO、H₂，反应物含有H₂O，三者化学计量数分别为1、1、1，根据元素守恒，故另一反应物为固体C，反应中它所对应反应的化学方程式为C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），
故答案为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）；
①碳水比

n(CH4)

n(H2O)

值越大，平衡时甲烷的转化率越低，含量越高，故x₂＜x₁，故答案为：＜；
②该反应正反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动，平衡时甲烷的含量增大，故p₂＜p₁，故答案为：＜；
（3）①参与反应的氧气在标准状况下体积为4.48L，物质的量为

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，氢转移电子的物质的量为0.2mol×4=0.8mol，故答案为：0.8mol；
②以H₂SO₄溶液代替KOH溶液为电解质溶液，失电子的做负极发生氧化反应，CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺，故答案为：CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺；
Ⅱ、（1）已知①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1；
②CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H=-b kJ?mol^-1；
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-c kJ?mol^-1；
④H₂O（g）═H₂O（l）△H=-d kJ?mol^-1，
由盖斯定律，（-①×2-②×2+③×3+④×4）÷2得CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO2（g）+2H₂O（l），故△H=（a+b-

3

2

c-2d） kJ∕mol，
故答案为：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO2（g）+2H₂O（l），故△H=（a+b-

3

2

c-2d） kJ∕mol；
（2）Mg（OH）₂的Ksp=6.4×10^-12，当溶液中c（Mg²⁺）≤1.0×10^-5mol?L^-1可视为沉淀完全，则Ksp=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=6.4×10^-12 ，c（OH^-）≥8×10^-4mol/L，故答案为：8×10^-4．