Question

(12分) 二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放。

（1）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 molCO₂和3mol H₂，发生的反应为：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) △H ＝－akJ·mol^－1（a＞0），测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是________

A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变

B．混合气体的密度不随时间的变化而变化

C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O

D．反应中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1:1， 且保持不变

②下列措施中能使增大的是________  （选填编号）。

A．升高温度    

B．恒温恒容下充入He(g)

C．将H₂O(g)从体系中分离 

D．恒温恒容再充入2 mol CO₂和3 mol H₂

③计算该温度下此反应的平衡常数K＝___________ , 若改变条件         （填选项），可使K＝1。

A增大压强            B增大反应物浓度           C．降低温度 

D．升高温度            E．加入催化剂

（2）某甲醇燃料电池原理如图1所示：M区发生反应的电极反应式为_______________________________。

Answer

（1）①A ②CD ③0.20或 C （2）CH3OH－6e－＋H2O＝CO2＋6H＋

【解析】

试题解析：（1）①未平衡时是个变量，现在不变说明已经达到平衡状态了，A．未平衡CO2的体积分数是个变化的量，现在混合气体CO2的体积分数保持不变，说明已经平衡了，故A正确；容器的体积不变，气体质量是守恒的，则混合气体的密度始终不变，现在不随时间的变化而变化，不能说明已经达平衡状态，故B错误；单位时间内每消耗1.2mol H2，向正方向，同时生成0.4mol H2O，也向正方向，不能反映正逆反应之间的关系，故C错误；反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1：1，且保持不变，不能说明各自的量不再随时间的变化而变化，故C错误；②升高温度，平衡逆向移动，故比值减小，故A不选；恒温恒容下充入He（g），平衡不移动，故比值不变，故B不选；将H2O（g）从体系中分离，平衡正向移动，故比值变大，故选C；恒温恒容再充入2mol CO2和3mol H2，相当于增大压强，平衡正向移动，故比值变大，故选D；

③ CO2（g）+ 3H2（g）⇌ CH3OH（g）+H2O（g）

初始（mol/L） 1 1.5 0 0

变化（mol/L） 0.25 0.75 0.25 0.25

平衡（mol/L） 0.75 0.75 0.25 0.25

所以K==0.20，而平衡常数是温度的函数，只有通过改变温度，来改变平衡常数，正反量放热反应，降低温度，K值变大；（2）①M区是质子流出的一极，应是原电池的负极，发生氧化反应电极反应式为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，故答案为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。

考点：化学平衡状态的判断；盖斯定律的应用；化学电源新型电池；化学平衡的影响因素