题目内容
化学反应原理在科研和生产中有广泛应用．I、如图装置所示，A、B中的电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在浸有Na2SO4溶液的滤纸条上的铂夹；电源有AB两极．若A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中．切断K1，闭合K2、K3通直流电．回答下列问题：
（l）a是电源的
（2）湿的NaSO4滤纸条上能观察到的现象有
II、甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．工业上一般采用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H，如表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）．
| 温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
| K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
（4）由表中数据判断△H
（5）其他条件不变，只改变其中一个条件，下列措施可提高甲醇产率的是
A．上升高温度 B．使用合适的催化剂 C．缩小容器的容积 D．充入过量的H2 E．恒压时，充入He F．从体系中分离出CH3OH
（6）某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L密闭容器中，反应进行到4min末达到平衡，此时测得c（CO）=0.2mol/L，则0-4min内H2的反应速率为
考点：电解原理,反应热和焓变,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题
分析：（1）根据原电池的构成条件判断，A、B两电极得到的气体体积判断电极名称，从而确定电源a、b电极名称；
（2）先判断C、D 的电极名称，判断电解时溶液中离子的移动方向；
（3）根据离子的放电顺序书写电极反应式；
（4）反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数随温度变化判断平衡移动方向，结合平衡移动规律分析反应热量变化；
（5）依据平衡移动影响因素结合产率的计算概念分析判断，正向进行可以提高甲醇的产率；
（6）依据化学平衡三段式列式计算，根据反应速率概念计算，依据平衡影响因素分析判断．
（2）先判断C、D 的电极名称，判断电解时溶液中离子的移动方向；
（3）根据离子的放电顺序书写电极反应式；
（4）反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数随温度变化判断平衡移动方向，结合平衡移动规律分析反应热量变化；
（5）依据平衡移动影响因素结合产率的计算概念分析判断，正向进行可以提高甲醇的产率；
（6）依据化学平衡三段式列式计算，根据反应速率概念计算，依据平衡影响因素分析判断．
解答：
解：（1）切断K1，合闭K2、K3通直流电，电极A、B及氢氧化钾溶液构成电解池，根据离子的放电顺序，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，分别生成氢气和氧气，氢气和氧气的体积比为2：1，通过图象知，B极上气体体积是A极上气体体积的2倍，所以B极上得氢气，A极上得到氧气，所以B极是阴极，A极是阳极，故a是负极，b是正极，A电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，
故答案为：负；4OH--4e-=O2↑+2H2O；
（2）浸有硫酸钠的滤纸和电极C、D与电源也构成了电解池，因为a是负极，b是正极，所以C是阴极，D是阳极，电解质溶液中的阳离子钾离子向阴极移动，阴离子高锰酸根离子向阳极移动，所以D极呈紫色；电解质溶液中氢离子和氢氧根离子放电，所以在两极上都得到气体，A极上氢氧根离子失电子生成氧气和水，电极反应式为4OH--4e=2H2O+O2↑；C极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为4H++4e=2H2↑，
故答案为：紫色向D方向移动，CD两极有气体产生；
（3）切断K2、K3，合闭K1，电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极．此装置构成氢氧燃料原电池，所以有电流通过，电流表的指针移动，此时B中的电极反应式为
H2-2e-+2OH-=2H2O，
故答案为：H2-2e-+2OH-=2H2O；
（4）表中数据分析，随温度增大，平衡常数减小，说明平衡逆向进行，根据平衡移动原理，升温向吸热反应方向进行，故正向是放热反应，△H2＜0，
故答案为：＜；
（5）CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2＜0；若容器容积不变，可增加甲醇产率的条件分析：
A．升高温度平衡逆向进行，甲醇产率减小，故A不符合；
B．使用合适的催化剂，改变反应速率，不改变化学平衡，甲醇产率不变，故B不符合；
C．缩小容器的容积，平衡体系增大压强，平衡正向进行，甲醇产率增大，故C符合；
D．充入过量的H2，平衡正向进行，甲醇产率增大，故D符合；
E．恒压时，充入He，体积增大，压强减小，平衡逆向进行，甲醇产率减小，故E不符合；
F．从体系中分离出CH3OH，平衡正向进行，甲醇产增大，故F符合；
故答案为：CDF；
（6）某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的恒容密闭容器中，充分反应，4min达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol?L-1，则依据平衡三段式列式计算：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
起始量（mol） 2 6 0
变化量（mol） 1.6 3.2 1.6
平衡量（mol） 0.4 2.8 1.6
0-4min内H2的反应速率为v（H2）=
=0.4mol/（L?min）；
若保持温度容积不变再向其中充入一定量的CH3OH，重新达到化学平衡状态，相当于增大体系压强，平衡正向进行，与原平衡状态相比，此时平衡混合气体中CH3OH的体积分数增大，
故答案为：0.4mol/（L?min）；增大．
故答案为：负；4OH--4e-=O2↑+2H2O；
（2）浸有硫酸钠的滤纸和电极C、D与电源也构成了电解池，因为a是负极，b是正极，所以C是阴极，D是阳极，电解质溶液中的阳离子钾离子向阴极移动，阴离子高锰酸根离子向阳极移动，所以D极呈紫色；电解质溶液中氢离子和氢氧根离子放电，所以在两极上都得到气体，A极上氢氧根离子失电子生成氧气和水，电极反应式为4OH--4e=2H2O+O2↑；C极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为4H++4e=2H2↑，
故答案为：紫色向D方向移动，CD两极有气体产生；
（3）切断K2、K3，合闭K1，电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极．此装置构成氢氧燃料原电池，所以有电流通过，电流表的指针移动，此时B中的电极反应式为
H2-2e-+2OH-=2H2O，
故答案为：H2-2e-+2OH-=2H2O；
（4）表中数据分析，随温度增大，平衡常数减小，说明平衡逆向进行，根据平衡移动原理，升温向吸热反应方向进行，故正向是放热反应，△H2＜0，
故答案为：＜；
（5）CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2＜0；若容器容积不变，可增加甲醇产率的条件分析：
A．升高温度平衡逆向进行，甲醇产率减小，故A不符合；
B．使用合适的催化剂，改变反应速率，不改变化学平衡，甲醇产率不变，故B不符合；
C．缩小容器的容积，平衡体系增大压强，平衡正向进行，甲醇产率增大，故C符合；
D．充入过量的H2，平衡正向进行，甲醇产率增大，故D符合；
E．恒压时，充入He，体积增大，压强减小，平衡逆向进行，甲醇产率减小，故E不符合；
F．从体系中分离出CH3OH，平衡正向进行，甲醇产增大，故F符合；
故答案为：CDF；
（6）某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的恒容密闭容器中，充分反应，4min达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol?L-1，则依据平衡三段式列式计算：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
起始量（mol） 2 6 0
变化量（mol） 1.6 3.2 1.6
平衡量（mol） 0.4 2.8 1.6
0-4min内H2的反应速率为v（H2）=
| ||
| 4min |
若保持温度容积不变再向其中充入一定量的CH3OH，重新达到化学平衡状态，相当于增大体系压强，平衡正向进行，与原平衡状态相比，此时平衡混合气体中CH3OH的体积分数增大，
故答案为：0.4mol/（L?min）；增大．
点评：本题考查了原电池、电解池工作原理，化学平衡影响因素和计算应用，写电极反应式要注意结合电解质溶液书写，如果电解质溶液不同，虽然原料相同，电极反应式也不同，如氢氧燃料电池，当电解质为酸或碱，电极反应式就不同，化学平衡移动原理是分析解题的关键，题目难度中等．
练习册系列答案
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反应CO+H2O（g）?CO2+H2在724℃达到平衡时，分别改变下列条件，K值发生变化的是（ ）
| A、将压强减小至原来的一半 |
| B、将反应温度升高 |
| C、添加催化剂 |
| D、增大水蒸气的浓度 |
下列事实对应的离子方程式或电极反应式书写正确的是（ ）
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| ||||
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