Question

17．二氧化碳是引起“溫室效應”的主要物質，節能減排，高效利用能源，能夠減少二氧化碳的排放．
（1）在一定溫度下的2L固定容積的密閉容器中，通入2molCO₂和3molH₂，發生的反應為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖1所示．
①能說明該反應已達最大限度（平衡狀態）的是A．（選填編號）
A．CO₂的體積分數在混合氣體中保持不變
B．混合氣體的密度不隨時間的變化而變化
C．單位時間內每消耗1.2molH₂，同時生成0.4molH₂O
D．反應中H₂O與CH₃OH的物質的量濃度之比為1：1，且比值保持不變
②下列措施中能使該反應的速率大的是D
A．降低溫度
B．恒溫恒容下充入He（g）
C．將H₂O（g）從體系中分離
D．恒溫恒容再充入1molCO₂和2molH₂
③計算該溫度下前10分鐘內H₂的反應速率v=0.075mol/（L•min）
（2）某甲醇燃料電池原理如圖2所示．
①M區電極是負極（填“正極”或“負極”）
②N區發生反應的電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O

Answer 1

分析 （1）①化學反應達到化學平衡狀態時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發生變化，由此衍生的一些物理量不發生變化，以此進行判斷；
②要使反應的速率增大，則升高溫度、增大固體的接觸面積、增大反應物濃度都可以加快反應速率，據此進行分析；
③根據圖象數據結合平衡常數K的計算公式進行計算，根據K僅與溫度有關及反應為放熱來判斷改變條件；
（2）①根據氫離子的移動方向來確定正負極；
②首先根據氫離子的移動方向來確定正負極，然后根據原電池原理，最后書寫電極反應式．

解答 解：（1）①A．CO₂的體積分數在混合氣體中保持不變，則能說明達到平衡狀態，故A正確；
B．密度=$\frac{總質量}{體積}$，總質量一定，體積一定，故密度一定，故混合氣體的密質不再發生改變不能說明達到平衡狀態，故B錯誤；
C．單位時間內每消耗1.2mol H₂，同時生成0.4molH₂O，不能體現正逆反應，故不能說明達到平衡狀態，故C錯誤；
D．H₂O與CH₃OH都是產物，并且按照1：1的比例生成，所以H₂O與CH₃OH的物質的量濃度之比一直為1：1，不能說明達到平衡狀態，故D錯誤；
故選A；
②A．降低溫度，反應速率減小，故A錯誤；
B．恒溫恒容下充入He（g），反應物生成物濃度不變，則反應速率不變，故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，反應速率減小，故C錯誤；
D．恒溫恒容再充入1molCO₂和2molH₂），相當于壓強增大，則反應速率增大，故D正確；
故選：D；
③由圖象數據CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）得
開始濃度：1  1.5 0 0
轉化濃度：0.25 0.75 0.25 0.25
平衡濃度：0.75 0.75 0.25 0.25
所以前10分鐘內H₂的反應速率v=$\frac{0.75}{10}$=0.075mol/（L•min），故答案為：0.075；
（2）①M區是質子流出的一極，應是原電池的負極，
故答案為：負極；
②N區是質子流入的一極，應是原電池的正極，發生還原反應，電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

點評 本題考查了化學平衡的有關知識，電極反應式的書寫等，綜合性強，但難度不大．