(1)CH4可用于设计燃料电池.两极区电解质溶液均为KOH溶液．甲烷燃料电池的工作原理如图甲所示:原电池工作过程中OH-的作用是 ,负极电极反应式为: ．若电路中转移电子数为0.8NA.右侧溶液中n(OH-)的变化量为．(2)CH4与H2O在隔绝空气.高温和催化剂条件下反应:CH4(g)+H2O+3H2(g)△H=m kJ?mol-1则反应的平衡常数� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

（1）CH₄可用于设计燃料电池，两极区电解质溶液均为KOH溶液．甲烷燃料电池的工作原理如图甲所示：原电池工作过程中OH^-的作用是

；负极电极反应式为：

．若电路中转移电子数为0.8N_A，右侧溶液中n（OH^-）的变化量为

．

（2）CH₄与H₂O在隔绝空气、高温和催化剂条件下反应：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=m kJ?mol^-1则反应的平衡常数表达式K=

，K的大小与温度（T）的关系如上图乙中曲线所示，则m

0（填“＞”“=”或“＜”）；改变某一条件，使状态从a点到达b点，若保持温度不变，反应再次达到平衡时，则CH₄的转化率

（填“增大”、“减小”、“不变”或“不一定”），反应的焓变（△H）将

（填“增大”、“减小”或“不变”）．

考点：原电池和电解池的工作原理,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素

专题：

分析：（1）原电池放电时氢氧根离子定向移动形成电流，从而将整个装置形成闭合回路；
该燃料电池中负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；
若电路中转移电子数为0.8N_A，根据电极反应式知，负极上消耗1mol氢氧根离子，溶液中左侧氢氧根离子有0.8mol移向右侧，据此计算右侧溶液中n（OH^-）的变化量；
（2）化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
根据图象知，温度越高K越大，则该反应的正反应是吸热反应，其焓变大于0；
改变某一条件，使状态从a点到达b点，若保持温度不变，平衡常数不变，b状态浓度商小于平衡常数，则平衡可能向正反应方向移动也可能向逆反应方向移动；
反应焓变与始态和终态及变化过程无关．

解答： 解：（1）原电池放电时氢氧根离子定向移动形成电流，从而将整个装置形成闭合回路，所以原电池工作过程中OH^-的作用是参与电极反应，定向移动形成电流；
该燃料电池中负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
若电路中转移电子数为0.8N_A，根据电极反应式知，负极上消耗1mol氢氧根离子，溶液中左侧氢氧根离子有0.8mol移向右侧，所以右侧溶液中n（OH^-）的变化量为0.2mol；
故答案为：参与电极反应，定向移动形成电流；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；0.2mol；
（2）化学平衡常数K=

c(CO)．c3(H2)

c(CH4)．c(H2O)

；
根据图象知，温度越高K越大，则该反应的正反应是吸热反应，其焓变大于0，所以m＞0；
改变某一条件，使状态从a点到达b点，若保持温度不变，平衡常数不变，b状态浓度商小于平衡常数，如果是增大甲烷浓度，则甲烷转化率减小，如果是增大水蒸气浓度，则甲烷转化率增大，所以甲烷的转化率不一定；
反应焓变与始态和终态及变化过程无关，所以焓变不变，
故答案为：

c(CO)．c3(H2)

c(CH4)．c(H2O)

；＞；不一定；不变．

点评：本题考查原电池原理和化学平衡移动影响因素，侧重考查基本理论，知道燃料电池中各个电极上发生的反应、影响平衡移动的因素即可解答，注意（1）中右侧溶液中n（OH^-）的变化为反应掉的n（OH^-）与由左侧移向右侧n（OH^-）之差，为易错点．