Question

一定條件下，在體積為3L的密閉容器中反應：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）達到化學平衡狀態．
（1）該反應的平衡常數表達式K=

 

；根據圖1升高溫度，K值將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）500℃時，從反應開始到達到化學平衡，以H₂的濃度變化表示的化學反應速率是

 

（用n_B、t_B表示）．
（3）判斷該可逆反應達到化學平衡狀態的標志是

 

（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分子質量不再改變        d、v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO）
（4）300℃時，將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，在其他條件不變的情況下，對平衡體系產生的影響是

 

（填字母）．
a、c（H₂）減少                        b、正反應速率加快，逆反應速率減慢
c、CH₃OH 的物質的量增加               d、重新平衡時

c(H2)

c(CH3OH)

減小
（5）根據題目有關信息，請在面2中標示出該化學反應過程的能量變化（標明信息）
（6）以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池．已知該燃料電池的總反應式為：
2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，該電池中負極上的電極反應式是：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，則正極上發生的電極反應為：

 

．

Answer 1

考點：化學平衡狀態的判斷,化學電源新型電池,化學平衡常數的含義,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）根據化學平衡常數為生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，列出平衡常數的表達式；根據升高溫度乙醇的物質的量減小，平衡逆向移動，判斷平衡常數的變化；
（2）根據v=

△n V

△t

求出化學反應速率υ（CH₃OH），然后根據速率之比等于化學計量數之比求出υ（H₂）；
（3）當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化，據此解答，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態；
（4）將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，壓強增大，反應速率增大，平衡向正反應方向移動，以此判斷；
（5）根據該反應放熱，生成物的總能量小于反應物的總能量，△H＜O；
（6）根據正極的電極反應=總反應-負極的電極反應．

解答： 解：（1）化學平衡常數為生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，反應物的生成物都是氣體，故平衡常數表達式為K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；由圖象1可知升高溫度乙醇的物質的量減少，平衡向逆反應方向移動，K減小，
故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；減小；
（2）υ（CH₃OH）═

△n V

△t

=

nB 3L

t B

mol/（L?min），而υ（H₂）=2υ（CH₃OH）=

2n B

3tB

mol/（L?min），故答案為：

2n B

3tB

mol/（L?min）；
（3）a、平衡時各物質的濃度保持不變，CH₃OH、H₂O、CO₂、H₂的濃度都不再發生變化，說明到達平衡，故a正確；
b、容器的體積不變，混合氣體的質量不變，混合氣體的密度始終不變，混合氣體密度不變，不能說明到達平衡，故b錯誤；
c、混合氣體的質量不變，混合氣體的物質的量增大，隨反應進行平均相對分子質量減小，混合氣體的平均相對分子質量不變，說明到達平衡，故c正確；
d、v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO）都表示正反應速率，自始至終都按1：1進行，不能說明到達平衡，故d錯誤．
故答案為：a、c；
（4）將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，壓強增大，正、逆反應速率都增大，平衡向正反應方向移動，CH₃OH的物質的量增加，濃度增大，氫氣的物質的量減少，但濃度增大，甲醇的物質的量增多，濃度增大，故有

c(H2)

c(CH3OH)

=

n(H2)

n(CH3OH)

減小，
故答案為：c、d；
（5）該反應放熱，生成物的總能量小于反應物的總能量，△H＜O，圖象為：；
故答案為：；

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

點評：本題主要考查化學反應速率、平衡圖象、化學平衡常數、平衡狀態的判斷、電極反應方程式等，難度不大，注意基礎知識的理解掌握．