Question

（1）一定條件下，NO與NO₂存在下列反應(yīng)：NO（g）+NO₂（g）?N₂O₃（g），其平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

．
（2）二甲醚是一種重要的清潔燃料，可以通過CH₃OH分子間脫水制得：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ?mol^-1．在T₁℃時，恒容密閉容器中建立上述平衡，體系中各組分濃度隨時間變化如圖所示．
①在T₁℃時，反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

；CH₃OH的轉(zhuǎn)化率為

 

．
②相同條件下，若改變起始濃度，某時刻各組分濃度依次為c（CH₃OH）=0.4mol?L^-1、c（H₂O）=0.6mol?L^-1、c（CH₃OCH₃）=1.2mol?L^-1，此時正、逆反應(yīng)速率的大�。簐（正）

 

v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）草酸二甲酯水解產(chǎn)物草酸（H₂C₂O₄）為二元中強(qiáng)酸
草酸氫鉀溶液中存在如下平衡：H₂O?H⁺+OH^-、HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-和

 

．
（4）以甲醇為原料，使用酸性電解質(zhì)構(gòu)成燃料電池，該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為

 

；若以甲烷代替該燃料電池中的甲醇，向外界提供相等電量，則每代 替32g甲醇，所需標(biāo)準(zhǔn)狀況下的甲烷的體積為

 

L．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學(xué)電源新型電池

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題

分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值；
（2）①由圖可知，在t₁min時到達(dá)平衡，平衡時CH₃OH、CH₃OCH₃、H₂O濃度分別為0.4mol/L、1mol/L、0.8mol/L，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算；根據(jù)轉(zhuǎn)化率=

轉(zhuǎn)化的量

起始的總量

×100%進(jìn)行計算；
②計算反應(yīng)中各物質(zhì)的濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較，判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，進(jìn)而判斷正、逆反應(yīng)速率關(guān)系；
（3）①H₂C₂O₄為二元中強(qiáng)酸，HC₂O₄^-在溶液中既發(fā)生電離又發(fā)生水解；
（4）總反應(yīng)式為2CH₃OH+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O，正極是還原反應(yīng)，氧氣在正極放電，酸性條件下獲得電子生成水，總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式可得負(fù)極電極反應(yīng)式；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相等計算甲烷的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nVm計算．

解答： 解：（1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，NO（g）+NO₂（g）?N₂O₃（g），其平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

c(N2O3)

c(NO)?c(NO2)

，故答案為：=

c(N2O3)

c(NO)?c(NO2)

；
（2）①由圖可知，在t₁min時到達(dá)平衡，平衡時CH₃OH、CH₃OCH₃、H₂O濃度分別為0.4mol/L、1mol/L、0.8mol/L，故平衡常數(shù)k=

c(N2O3)

c(NO)?c(NO2)

=

1×0.8

0.42

=5；
CH₃OH的轉(zhuǎn)化率=

轉(zhuǎn)化的量

起始的總量

×100%=

2.0-0.4

2.0

×100%=80%，故答案為：5；80%；
②此時的濃度商Qc=

0.6×1.2

0.42

=4.5，小于平衡常數(shù)5，故反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，v （正）＞v （逆），故答案為：＞；
（3）H₂C₂O₄為二元中強(qiáng)酸，HC₂O₄^-在溶液中發(fā)生電離與水解，還存在平衡：HC₂O₄^-+H₂O?H₂C₂O₄+OH^-，故答案為：HC₂O₄^-+H₂O?H₂C₂O₄+OH^-；
（4）總反應(yīng)式為2CH₃OH+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O，正極是還原反應(yīng)，氧氣在正極放電，酸性條件下獲得電子生成水，正極電極反應(yīng)式為：3O₂+12H⁺+12e^-=6H₂O，總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式可得負(fù)極電極反應(yīng)式為：2CH₃OH+2H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺，即CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺，32g甲醇的物質(zhì)的量為

32g

32g/mol

=1mol，完全燃燒轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1mol×6=6mol，故需要甲烷的物質(zhì)的量為

6mol

8

=0.75mol，需要甲烷的體積為0.75mol×22.4L/mol=16.8L，
故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；16.8．

點評：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算與應(yīng)用、化學(xué)平衡圖象等，難度中等，注意掌握化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用：1、用來判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，2、判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，3、用來計算物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，4、注意利用正、負(fù)電極反應(yīng)式之和等于總反應(yīng)式進(jìn)行書寫．