Question

Ⅰ.在体积恒定的密闭容器中，充入2mol CO₂和5mol H₂，一定条件下发生反应： CO₂(g) + 3H₂(g) CH₃OH(g) + H₂O(g)  △H = -49.0 kJ/mol。测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示：

（1）从反应开始到第10min，H₂的转化率为            ，在           该条件下，反应的平衡常数K=          ，如果在某一时刻保持温度不变，只改变浓度，使c(CO₂)=1.00mol/L，c(H₂)=0.40mol/L，c(CH₃OH)=c(H₂O)=0.80mol/L，则平衡             （选填序号）。

a．向正向移动     b．向逆向移动

c．不移动         d．无法确定平衡移动方向

（2）下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是               （选填序号）。

a．升高温度                   b．充入He(g)，使体系压强增大

c．将H₂O(g)从体系中分离       d．再充入l mol CH₃OH(g)

II．熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），发明于1889年。现有一个碳酸盐燃料电池，以一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物为电解质，操作温度为650℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气（CO、H₂的体积比为1:1）直接作燃料，其工作原理如图所示。请回答下列问题：

（1）A电极的电极反应方程式为              。

（2）常温下，用石墨作电极，以此电源电解一定量的CuSO₄ 溶液。当两极产生的气体体积相同时停止通电，若电解后溶液的体积为2L，溶液的pH=1（不考虑水解产生的H⁺），则阳极产生的气体的物质的量是           。

Answer

Ⅰ.（1） 90% ， K= 144 ， a （2） c d

II．（1） CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O  （2） 0.1mol

【解析】

试题分析：Ⅰ.由图像判断CO2的浓度降低，CH3OH(g)的浓度增高；  容器的体积为2L

       CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)

始量     2        5             0      0

转化量  1.5      4.5           1.5    1.5

平衡量  0.5      0.5           1.5    1.5

H2的转化率为4.5÷5=0.9

K=1.5/2×1.5/2÷（0.5/2 ×(0.5/2)3）=144

Qc=0.80×0.80÷（1.00×0.403）=10＜144，故平衡正向移动。

（2）a升高温度平衡逆向移动，比值变小，错误；b恒容下充入He(g)，平衡不移动，比值不变，错误；c分离出产物，平衡正向移动，比值变大，正确；d再充入CH3OH(g)，其含量变高，比值变大，正确；

II．（1）A电极为负极，注意介质为碳酸盐， CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O ；

（2）电解CuSO4 溶液，阳极产生氧气，阴极首先产生铜单质，后产生氢气，反应式为

阳极：4OH- + 4e- = O2↑+ 2H2O

阴极：Cu2+ + 2e- = Cu(先)

2H+  + 2e- = H2↑（后）

两极产生气体的量相等，根据电子守恒列式为4n-2n=0.1×2[阳极产生的H+ 减去阴极消耗的H+ 等于溶液中剩余H+ ]    n=0.1mol

考点：考查化学平衡及电化学有关问题。