Question

5．一定條件下，在體積為3L的密閉容器中反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)．
（1）根據(jù)如圖1，升高溫度，K值將減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）500℃時(shí)，從反應(yīng)開始到達(dá)到化學(xué)平衡，以H₂的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是$\frac{2{n}_{B}}{{3t}_{B}}$mol/（L•min）（用n_B、t_B表示）．
（3）該可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是ac（填字母）．
a、CO、H₂、CH₃OH的濃度均不再變化            b、混合氣體的密度不再改變
c、混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變       d、v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO）
（4）300℃時(shí)，將容器的容積壓縮到原來(lái)的1/2，在其他條件不變的情況下，對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是cd（填字母）．
a、c（H₂）減少                 b、正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢
c、CH₃OH 的物質(zhì)的量增加        d、重新平衡時(shí)c（H₂）/c（CH₃OH）減小
（5）根據(jù)題目有關(guān)信息，請(qǐng)?jiān)谌鐖D2坐標(biāo)圖中標(biāo)示出該化學(xué)反應(yīng)過程的能量變化（標(biāo)明信息）．
（6）以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池．已知該燃料電池的總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，該電池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式是：
2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，則正極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+e^-=4OH^-．

Answer 1

分析 （1）從平衡移動(dòng)角度結(jié)合K表達(dá)式分析；
（2）用v=$\frac{△c}{△t}$求算；
（3）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，據(jù)此解答，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；（4）將容器的容積壓縮到原來(lái)的$\frac{1}{2}$，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，以此判斷；
（5）根據(jù)該反應(yīng)放熱，生成物的總能量小于反應(yīng)物的總能量，△H＜O；
（6）根據(jù)正極的電極反應(yīng)=總反應(yīng)-負(fù)極的電極反應(yīng)．

解答 解：（1）500℃時(shí)，生成物的濃度比300℃低，說(shuō)明升溫平衡逆向移動(dòng)，其△H＜0，升溫時(shí)平衡逆向移動(dòng)，K減�。�
故答案為：減��；
（2）生成甲醇n_Bmol，則參加反應(yīng)的氫氣2n_Bmol，v（H₂）=$\frac{2{n}_{B}}{{3t}_{B}}$mol/（L•min），故答案為：$\frac{2{n}_{B}}{{3t}_{B}}$mol/（L•min）；
（3）化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的關(guān)鍵：v（正）=v（逆）和各物質(zhì)的濃度保持不變．
a、物質(zhì)的濃度保持不變說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，故a正確；
b、V是3L不變，反應(yīng)物和生成物都是氣體，混合氣體總質(zhì)量m不變，所以ρ時(shí)刻保持不變，故b錯(cuò)誤；
c、反應(yīng)物有3mol氣體時(shí)完全反應(yīng)后應(yīng)生成1mol氣體，氣體物質(zhì)的量減小，質(zhì)量不變，故平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，故c正確．
d、v生成（CH₃OH）和v消耗（CO）都是正向進(jìn)行，無(wú)法體現(xiàn)v（正）=v（逆），故d錯(cuò)誤；
故答案為：ac；
（4）a．將容器的容積壓縮到原來(lái)的$\frac{1}{2}$，氫氣的物質(zhì)的量減少，但c（H₂）增大，故錯(cuò)誤；
b．將容器的容積壓縮到原來(lái)的$\frac{1}{2}$，壓強(qiáng)增大，正逆反應(yīng)速率都增大，故b錯(cuò)誤；
c．將容器的容積壓縮到原來(lái)的$\frac{1}{2}$，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CH₃OH 的物質(zhì)的量增加，故c正確；
d．將容器的容積壓縮到原來(lái)的$\frac{1}{2}$，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CH₃OH的物質(zhì)的量增加，氫氣的物質(zhì)的量減少，但濃度增大，甲醇的物質(zhì)的量增多，故有c（H₂）/c（CH₃OH）減小，故d正確；
故答案為：cd；
（5）該反應(yīng)放熱，生成物的總能量小于反應(yīng)物的總能量，△H＜O，圖象為：；
故答案為：；

（6）燃料電池的總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，負(fù)極上的電極反應(yīng)式是：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，兩式相減，正極上的電極反應(yīng)式是：O₂+2H₂O+e^-=4OH^-；
故答案為：O₂+2H₂O+e^-=4OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查化學(xué)反應(yīng)速率、平衡圖象、化學(xué)平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)的判斷、電極反應(yīng)方程式等，難度不大，注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．