Question

实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择．化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求．试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：K=

C(H2)C(CO)

C(H2O)

，它所对应的化学方程式为：

 

．
（2）已知在400℃时，N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0  的K=0.5，则400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应V（N₂）_正

 

V（N₂）_逆（填：＞、＜、=、不能确定）欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH₃的体积百分数增加，可采取的正确措施是

 

（填序号）
A．缩小体积增大压强  B．升高温度   C．加催化剂   D．使氨气液化移走
（3）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
A（g）+3B（g）?2C（g）+D（s）△H，其化学平衡常数K与温度t的关系如下表：

t/K	300	400	500	…
K/（mol?L-1）2	4×106	8×107	K1	…

请完成下列问题：①判断该反应的△H

 

0（填“＞”或“＜”）
②在一定条件下，能判断该反应一定达化学平衡状态的是

 

 （填序号）．
A．3v（B）_（正）=2v（C）_（逆）
B．A和B的转化率相等
C．容器内压强保持不变   
D．混合气体的密度保持不变
（4）已知甲醇燃料电池的工作原理如图所示，该电池工作时，该电池正极的电极反应式为：

 

，当3.2g甲醇完全反应生成CO₂时，有

 

mol 电子发生转移．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,化学电源新型电池

专题：化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）根据平衡常数的定义判断反应的方程式；
（2）计算浓度商和平衡常数减小比较判断反应进行的方向，若Q=K，反应达到平衡，Q＜K，反应正向进行，Q＞K反应逆向进行；使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH₃的体积百分数增加，需要改变条件 满足化学反应速率增大，且平衡正向进行；
（3）分析图表平衡常数温度升高，平衡常数增大，平衡正向进行，正反应为吸热反应；结合平衡移动原理分析，正逆反应速率相同，各组分含量保持不变分析选项；
（4）在甲醇燃料电池中，燃料甲醇作负极，发生失电子的氧化反应，氧气作正极，发生得电子的还原反应，根据电极反应以及电子守恒来计算转移电子的量．

解答： 解：（1）平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，平衡常数中，分子为生成物，分母为反应物，再结合质量守恒定律，所以该反应的方程式为C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），故答案为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）一段时间后，当N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol/L、1mol/L、2mol/L时，Qc=

4×4

4×23

=0.5，所以该状态是平衡状态，正逆反应速率相等，
欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH₃的体积百分数增加，
A．反应是气体体积减小的反应，缩小体积增大压强，反应速率增大，平衡逆向进行，故A正确；
B．反应是放热反应，升高温度，速率增大，平衡逆向进行，故B错误；  
C．加催化剂改变反应速率，不改变平衡，故C错误；
D．使氨气液化移走，平衡正向进行，反应速率减小，故D错误；
故答案为：=；A；
（3）①图表分析可知，平衡常数随温度升高增大，说明正反应为吸热反应，△H＞0，故答案为：＞； 
②A（g）+3B（g）?2C（g）+D（s）△H＞0，
A．反应速率之比等于化学方程式计量数之比，2v（B）_（正）=3v（C）_（逆），说明C的正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，但3v（B）_（正）=2v（C）_（逆）不能说明反应达到平衡状态，故A错误；
B．A和B的转化率相等与起始量、变化量有关，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C．反应前后气体体积减小，容器内压强保持不变，说明反应达到平衡状态，故C正确；  
 D．反应前后气体质量减小，体积不变，混合气体的密度保持不变说明反应达到平衡状态，故D正确；
故答案为：CD；
（4）该电池正极是氧气发生得电子的还原反应，电极反应式为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
③当3.2g即0.1mol甲醇完全反应生成CO₂时，根据总反应：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，消耗氧气0.15mol，转移电子0.6mol，故答案为：0.6．

点评：本题考查根据化学平衡常数书写化学方程式、平衡移动相关计算、原电池等，题目较为综合，涉及多方面的知识，难度中等，注意平衡标志判断．