Question

一定条件下，在体积为3L的密闭容器中反应：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）达到化学平衡状态．
（1）该反应的平衡常数表达式K=

 

；根据图1升高温度，K值将

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）500℃时，从反应开始到达到化学平衡，以H₂的浓度变化表示的化学反应速率是

 

（用n_B、t_B表示）．
（3）判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是

 

（填字母）．
a、CO、H₂、CH₃OH的浓度均不再变化           b、混合气体的密度不再改变
c、混合气体的平均相对分子质量不再改变        d、v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO）
（4）300℃时，将容器的容积压缩到原来的

1

2

，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是

 

（填字母）．
a、c（H₂）减少                        b、正反应速率加快，逆反应速率减慢
c、CH₃OH 的物质的量增加               d、重新平衡时

c(H2)

c(CH3OH)

减小
（5）根据题目有关信息，请在面2中标示出该化学反应过程的能量变化（标明信息）
（6）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池．已知该燃料电池的总反应式为：
2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，该电池中负极上的电极反应式是：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，则正极上发生的电极反应为：

 

．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,化学电源新型电池,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）根据化学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，列出平衡常数的表达式；根据升高温度乙醇的物质的量减小，平衡逆向移动，判断平衡常数的变化；
（2）根据v=

△n V

△t

求出化学反应速率υ（CH₃OH），然后根据速率之比等于化学计量数之比求出υ（H₂）；
（3）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，据此解答，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（4）将容器的容积压缩到原来的

1

2

，压强增大，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，以此判断；
（5）根据该反应放热，生成物的总能量小于反应物的总能量，△H＜O；
（6）根据正极的电极反应=总反应-负极的电极反应．

解答： 解：（1）化学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，反应物的生成物都是气体，故平衡常数表达式为K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；由图象1可知升高温度乙醇的物质的量减少，平衡向逆反应方向移动，K减小，
故答案为：

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；减小；
（2）υ（CH₃OH）═

△n V

△t

=

nB 3L

t B

mol/（L?min），而υ（H₂）=2υ（CH₃OH）=

2n B

3tB

mol/（L?min），故答案为：

2n B

3tB

mol/（L?min）；
（3）a、平衡时各物质的浓度保持不变，CH₃OH、H₂O、CO₂、H₂的浓度都不再发生变化，说明到达平衡，故a正确；
b、容器的体积不变，混合气体的质量不变，混合气体的密度始终不变，混合气体密度不变，不能说明到达平衡，故b错误；
c、混合气体的质量不变，混合气体的物质的量增大，随反应进行平均相对分子质量减小，混合气体的平均相对分子质量不变，说明到达平衡，故c正确；
d、v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO）都表示正反应速率，自始至终都按1：1进行，不能说明到达平衡，故d错误．
故答案为：a、c；
（4）将容器的容积压缩到原来的

1

2

，压强增大，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，CH₃OH的物质的量增加，浓度增大，氢气的物质的量减少，但浓度增大，甲醇的物质的量增多，浓度增大，故有

c(H2)

c(CH3OH)

=

n(H2)

n(CH3OH)

减小，
故答案为：c、d；
（5）该反应放热，生成物的总能量小于反应物的总能量，△H＜O，图象为：；
故答案为：；

（6）燃料电池的总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，负极上的电极反应式是：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，两式相减，正极上的电极反应式是：3O₂+12H₂O+12e^-=12OH^-；
故答案为：3O₂+12H₂O+12e^-=12OH^-．

点评：本题主要考查化学反应速率、平衡图象、化学平衡常数、平衡状态的判断、电极反应方程式等，难度不大，注意基础知识的理解掌握．