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.在一定条件下发生反应.并达到平衡状态.测得温� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

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150.0mL 1.0mol/L KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为4.48L，假设放电过程中没有气体逸出，则放电完毕后，所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为：

．
②以H₂SO₄溶液代替KOH溶液为电解质溶液，将CH₄改为C₆H₁₂O₆，则燃料电池的负极反应式为：

．

考点：体积百分含量随温度、压强变化曲线,化学电源新型电池

专题：化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）化学平衡常数指在一定温度下，可逆反应达到平衡时，各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，根据元素守恒，故另一反应物为固体C，据此书写方程式；
（2）①投料比X=

n(CH4)

n((H2O)

越大，平衡时甲烷的转化率越低，含量越高；
②投料比一定时，根据压强对平衡移动影响，结合图象分析解答；
（3）①计算氧气的物质的量，进而计算生成二氧化碳的物质的量，根据n（KOH）与n（CO₂）比例关系判断反应产物，进而计算溶液中电解质物质的量，结合盐类水解与电离等判断；
②失电子的物质在负极通入，发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，电解质溶液是酸溶液，反应中C₆H₁₂O₆失电子生成二氧化碳与氢离子．

解答： 解（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）反应方程式为：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g），
①料比X=

n(CH4)

n((H2O)

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，根据电子转移守恒可知，生成二氧化碳为

0.2mol×4

=0.1mol，n（KOH）=0.15L×1.0mol?L^-1=0.15mol，n（KOH）：n（CO₂）=0.15mol：0.1mol=3：2，发生发生2CO₂+3KOH=K₂CO₃+KHCO₃+H₂O，溶液中碳酸根水解，碳酸氢根的水解大于电离，溶液呈碱性，故c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根的水解程度大于碳酸氢根，故c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），钾离子浓度最大，水解程度不大，碳酸根浓度原大于氢氧根离子，故c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
②原电池中失电子的做负极发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，在硫酸溶液中，C₆H₁₂O₆失电子生成二氧化碳与氢离子，负极电极反应式为C₆H₁₂O₆-24e^-+6H₂O=6CO₂+24H⁺，
故答案为：C₆H₁₂O₆-24e^-+6H₂O=6CO₂+24H⁺．

点评：本题综合性较大，涉及平衡常数、化学平衡图象及影响因素、原电池、化学计算、离子浓度比较等，为高考常见题型，是对基础知识与学生能力的综合考查，注意把握化学平衡的影响因素以及图象、数据的分析能力的培养，题目难度中等．