题目内容
随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了各国的普遍重视．目前有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇CH3OH．在体积不变的5L密闭容器中，充入一定量的CO2和 H2，一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）；（正反应为放热反应）经过10min反应达到平衡，测得物质的浓度如下表所示．| 物 质 | CO2 | H2 | CH3OH（g） | H2O（g） |
| 起始浓度（mol/L） | 1.0 | 3.0 | 0 | 0 |
| 10min末浓度（mol/L） | 0.75 | 0.75 |
（2）从反应开始到平衡，H2的平均反应速率v（H2）=
（3）能说明该反应达到化学平衡的标志是
A．生成CH3OH（g）的速率等于消耗CO2的速率
B．单位时间内生成n mol H2O（g），同时生成3n mol H2
C．容器中的压强不随时间而变化
D．容器中混合气体的密度不随时间而变化
（4）恒温下该反应速率随反应时间变化的示意图，由平衡态Ⅰ到平衡态Ⅱ改变的条件是
A．升高温度 B．增加H2浓度 C．充入氩气 D．减小压强
（5）科技工作者利用甲醇开发了一种以熔融K2CO3为介质的甲醇燃料电池，写出该电池的电极反应式：正极
考点：化学平衡状态的判断,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）根据反应前加入的浓度和生成物的浓度求算；
（2）据v=
求算，转化率α=
，注意和化学计量数的关系；
（3）平衡状态的判断注意二个因素：正逆反应速率相等和各组分的浓度不变，衍生出来的其他物理量不变．
（4）影响速率的因素结合影响平衡移动的因素综合考虑；
（5）燃料电池电极反应式书写时，注意负极发生氧化反应，正极发生还原反应，还要看电解质溶液的成分，本题，电解质是熔融K2CO3，应该有二氧化碳参与，氧气得电子后生成碳酸根离子，据此分析．
（2）据v=
| △c |
| △t |
| n(转化) |
| n(加入) |
（3）平衡状态的判断注意二个因素：正逆反应速率相等和各组分的浓度不变，衍生出来的其他物理量不变．
（4）影响速率的因素结合影响平衡移动的因素综合考虑；
（5）燃料电池电极反应式书写时，注意负极发生氧化反应，正极发生还原反应，还要看电解质溶液的成分，本题，电解质是熔融K2CO3，应该有二氧化碳参与，氧气得电子后生成碳酸根离子，据此分析．
解答：
解：（1）反应前CO2的浓度为1.0mol/L，H2的浓度为3.0mol/L，平衡后，生成物CH3OH（g）和H2O（g）的浓度为0.75mol/L，结合其反应的化学计量数可知，CO2的反应浓度为0.75mol/L，H2的反应浓度为3×0.75mol/L=2.25mol/L，所以其平衡浓度分别为：0.25mol/L和0.75mol/L；
（2）H2的反应浓度为3×0.75mol/L=2.25mol/L，所以，反应速率为：v（H2）=
=0.225mol/（L?min）；反应前CO2的浓度为1.0mol/L，H2的浓度为3.0mol/L，二氧化碳与氢气的浓度之比等于其化学计量数之比，反应速率之比等于化学计量数之比，所以，二氧化碳和氢气的转化率相等，故答案为：0.225；等于；
（3）A、生成CH3OH（g）和消耗CO2都是反应向正向进行，不能表现正逆反应速率相等，故A错误；
B、生成n mol H2O（g），同时生成3n mol H2，正逆反应速率相等，故B正确；
C、反应前后气体体积有所变化，所以压强不变时反应达到平衡状态，故C正确；
D、恒容容器，反应物和生成物都是气体，气体质量不变，故密度永远不变，故D错误．
故选：BC．
（4）反应是正反应气体体积减小的放热反应，从图象分析，反应正向移动且速率比原来增大，
A、升温时平衡逆向移动，故A错误；
B、增大反应物浓度，平衡正向移动，反应速率加快，故B正确；
C、体积不变充入氩气，对反应速率和平衡都无影响，故C错误；
D、减小压强，反应速率减慢，故D错误，
故选：B．
（5）燃料电池中甲醇在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，注意电解质为熔融K2CO3，所以正极反应式为：
O2+6e-+3CO2=3CO32-，
负极反应式为：CH3OH-6e-+3CO32-=3CO2+2H2O，故答案为：
O2+6e-+3CO2=3CO32-；CH3OH-6e-+3CO32-=3CO2+2H2O．
（2）H2的反应浓度为3×0.75mol/L=2.25mol/L，所以，反应速率为：v（H2）=
| 2.25mol?L-1 |
| 10min |
（3）A、生成CH3OH（g）和消耗CO2都是反应向正向进行，不能表现正逆反应速率相等，故A错误；
B、生成n mol H2O（g），同时生成3n mol H2，正逆反应速率相等，故B正确；
C、反应前后气体体积有所变化，所以压强不变时反应达到平衡状态，故C正确；
D、恒容容器，反应物和生成物都是气体，气体质量不变，故密度永远不变，故D错误．
故选：BC．
（4）反应是正反应气体体积减小的放热反应，从图象分析，反应正向移动且速率比原来增大，
A、升温时平衡逆向移动，故A错误；
B、增大反应物浓度，平衡正向移动，反应速率加快，故B正确；
C、体积不变充入氩气，对反应速率和平衡都无影响，故C错误；
D、减小压强，反应速率减慢，故D错误，
故选：B．
（5）燃料电池中甲醇在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，注意电解质为熔融K2CO3，所以正极反应式为：
| 3 |
| 2 |
负极反应式为：CH3OH-6e-+3CO32-=3CO2+2H2O，故答案为：
| 3 |
| 2 |
点评：本题主要考查化学反应速率和化学平衡状态及化学平衡的移动，同时考查了燃料电池中电极反应是的书写，注意综合分析影响化学反应速率和影响平衡移动的因素．
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A、
| ||
B、
| ||
C、
| ||
D、
|
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