Question

17．二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放．
（1）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2molCO₂和3molH₂，发生的反应为：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），测得CO₂（g）和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．
①能说明该反应已达最大限度（平衡状态）的是A．（选填编号）
A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1.2molH₂，同时生成0.4molH₂O
D．反应中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1：1，且比值保持不变
②下列措施中能使该反应的速率大的是D
A．降低温度
B．恒温恒容下充入He（g）
C．将H₂O（g）从体系中分离
D．恒温恒容再充入1molCO₂和2molH₂
③计算该温度下前10分钟内H₂的反应速率v=0.075mol/（L•min）
（2）某甲醇燃料电池原理如图2所示．
①M区电极是负极（填“正极”或“负极”）
②N区发生反应的电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O

Answer 1

分析 （1）①化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断；
②要使反应的速率增大，则升高温度、增大固体的接触面积、增大反应物浓度都可以加快反应速率，据此进行分析；
③根据图象数据结合平衡常数K的计算公式进行计算，根据K仅与温度有关及反应为放热来判断改变条件；
（2）①根据氢离子的移动方向来确定正负极；
②首先根据氢离子的移动方向来确定正负极，然后根据原电池原理，最后书写电极反应式．

解答 解：（1）①A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变，则能说明达到平衡状态，故A正确；
B．密度=$\frac{总质量}{体积}$，总质量一定，体积一定，故密度一定，故混合气体的密质不再发生改变不能说明达到平衡状态，故B错误；
C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O，不能体现正逆反应，故不能说明达到平衡状态，故C错误；
D．H₂O与CH₃OH都是产物，并且按照1：1的比例生成，所以H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比一直为1：1，不能说明达到平衡状态，故D错误；
故选A；
②A．降低温度，反应速率减小，故A错误；
B．恒温恒容下充入He（g），反应物生成物浓度不变，则反应速率不变，故B错误；
C．将H₂O（g）从体系中分离，反应速率减小，故C错误；
D．恒温恒容再充入1molCO₂和2molH₂），相当于压强增大，则反应速率增大，故D正确；
故选：D；
③由图象数据CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）得
开始浓度：1  1.5 0 0
转化浓度：0.25 0.75 0.25 0.25
平衡浓度：0.75 0.75 0.25 0.25
所以前10分钟内H₂的反应速率v=$\frac{0.75}{10}$=0.075mol/（L•min），故答案为：0.075；
（2）①M区是质子流出的一极，应是原电池的负极，
故答案为：负极；
②N区是质子流入的一极，应是原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

点评 本题考查了化学平衡的有关知识，电极反应式的书写等，综合性强，但难度不大．