题目内容

(1)一定条件下,NO与NO2存在下列反应:NO(g)+NO2(g)?N2O3(g),其平衡常数表达式为K=
 
.
(2)二甲醚是一种重要的清洁燃料,可以通过CH3OH分子间脱水制得:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ?mol-1.在T1℃时,恒容密闭容器中建立上述平衡,体系中各组分浓度随时间变化如图所示.
①在T1℃时,反应的平衡常数为
 
;CH3OH的转化率为
 
.
②相同条件下,若改变起始浓度,某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)=0.4mol?L-1、c(H2O)=0.6mol?L-1、c(CH3OCH3)=1.2mol?L-1,此时正、逆反应速率的大小:v(正)
 
v(逆)(填“>”、“<”或“=”).
(3)草酸二甲酯水解产物草酸(H2C2O4)为二元中强酸
草酸氢钾溶液中存在如下平衡:H2O?H++OH-、HC2O4-?H++C2O42-和
 
.
(4)以甲醇为原料,使用酸性电解质构成燃料电池,该燃料电池的负极反应式为
 
;若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇,向外界提供相等电量,则每代 替32g甲醇,所需标准状况下的甲烷的体积为
 
L.
考点:物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学电源新型电池
专题:化学反应中的能量变化,电化学专题
分析:(1)化学平衡常数,是指在一定温度下,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;
(2)①由图可知,在t1min时到达平衡,平衡时CH3OH、CH3OCH3、H2O浓度分别为0.4mol/L、1mol/L、0.8mol/L,代入平衡常数表达式计算;根据转化率=
转化的量
起始的总量
×100%进行计算;
②计算反应中各物质的浓度商Qc,与平衡常数比较,判断反应进行的方向,进而判断正、逆反应速率关系;
(3)①H2C2O4为二元中强酸,HC2O4-在溶液中既发生电离又发生水解;
(4)总反应式为2CH3OH+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O,正极是还原反应,氧气在正极放电,酸性条件下获得电子生成水,总反应式减去正极反应式可得负极电极反应式;根据转移电子数目相等计算甲烷的物质的量,再根据V=nVm计算.
解答: 解:(1)化学平衡常数,是指在一定温度下,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,NO(g)+NO2(g)?N2O3(g),其平衡常数表达式为K=
c(N2O3)
c(NO)?c(NO2)
,故答案为:=
c(N2O3)
c(NO)?c(NO2)
;
(2)①由图可知,在t1min时到达平衡,平衡时CH3OH、CH3OCH3、H2O浓度分别为0.4mol/L、1mol/L、0.8mol/L,故平衡常数k=
c(N2O3)
c(NO)?c(NO2)
=
1×0.8
0.42
=5;
CH3OH的转化率=
转化的量
起始的总量
×100%=
2.0-0.4
2.0
×100%=80%,故答案为:5;80%;
②此时的浓度商Qc=
0.6×1.2
0.42
=4.5,小于平衡常数5,故反应向正反应进行,v (正)>v (逆),故答案为:>;
(3)H2C2O4为二元中强酸,HC2O4-在溶液中发生电离与水解,还存在平衡:HC2O4-+H2O?H2C2O4+OH-,故答案为:HC2O4-+H2O?H2C2O4+OH-;
(4)总反应式为2CH3OH+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O,正极是还原反应,氧气在正极放电,酸性条件下获得电子生成水,正极电极反应式为:3O2+12H++12e-=6H2O,总反应式减去正极反应式可得负极电极反应式为:2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+,即CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+,32g甲醇的物质的量为
32g
32g/mol
=1mol,完全燃烧转移电子数为1mol×6=6mol,故需要甲烷的物质的量为
6mol
8
=0.75mol,需要甲烷的体积为0.75mol×22.4L/mol=16.8L,
故答案为:CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+;16.8.
点评:本题考查化学平衡常数的有关计算与应用、化学平衡图象等,难度中等,注意掌握化学平衡常数的应用:1、用来判断反应进行的程度,2、判断反应进行的方向,3、用来计算物质的转化率,4、注意利用正、负电极反应式之和等于总反应式进行书写.
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