Question

(16分)天然气在生产、生活中具有广泛的应用。

（1）CO₂(g)+4H₂(g)CH₄(g)+2H₂O(g) △H=-162 kJ·mol^-1。其他条件相同，实验测得在T₁和P_l与T₂和P₂条件下该反应的H₂平衡转化率相同，若T₁> T₂、则P_l ____P₂ (填“>”“<”或“=”)，平衡常数K_{1______}K₂(填“>” “<”或“=”)。

（2）另一合成CH₄的原理：CO(g)+3H₂(g)CH₄(g)+H₂O(g)。某温度时将0．1molCO和0.3mol H₂充入10L的密闭容器内，l0min时达平衡。测得10min内v(CO)= 0．0009mol·L^-1·min^-1，则H₂的平衡转化率为______，该温度下反应的平衡常数为___________mol^-2·L²。

（3）某实验小组依据甲烷燃烧的反应原理，设计如图所示的装置。已知甲池的总反应式为CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O，乙池中盛有1L lmo1·L^-1CuSO₄溶液。a电极通入的气体为CH₄，其电极反应式是______，b电极的现象为______。一段时间内乙池中溶液的pH由2变为1，则在这段时间内转移电子的物质的量为________mol。

Answer

（1）＞（2分）＜（2分） （2）90%（2分） 3×106（3分）

（3）CH4﹢10OH-﹣8e-=CO32-﹢7H2O（2分）有红色的物质析出（2分）0.09（3分）

【解析】

试题分析：（1）CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H=-162 kJ·mol-1。其他条件相同，实验测得在T1和Pl与T2和P2条件下该反应的H2平衡转化率相同。由于正方应是体积减小的放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向进行，转化率降低，增大压强平衡向正反应方向进行，转化率增大。所以如果T1> T2，则Pl ＞P2。平衡常数只与温度有关系，则平衡常数K1＜K2。

（2）另一合成CH4的原理：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。某温度时将0．1molCO和0.3mol H2充入10L的密闭容器内，l0min时达平衡。测得10min内v(CO)= 0．0009mol·L-1·min-1，则消耗CO是0．0009mol·L-1·min-1×10L×10min＝0.09mol，所以根据方程式可知消耗氢气是0.27mol，因此H2的平衡转化率为＝90%。平衡时CO、氢气、甲烷和水蒸气的浓度分别是0.001mol/L、0.003mol/L、0.009mol/L、0.009mol/L，所以根据化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值可知该温度下反应的平衡常数为＝3×106mol-2·L2。

（3）a电极通入的气体为CH4，即该电极是负极，甲烷失去电子，其电极反应式是CH4﹢10OH-﹣8e-=CO32-﹢7H2O。b电极与负极相连，作阴极，溶液中的铜离子放电，所以b电极的现象为有红色的物质析出。一段时间内乙池中溶液的pH由2变为1，即反应中产生的氢离子的物质的量是（0.1mol/L—0.01mol/L）×1L＝0.09mol，每产生1mol氢离子，就有1mol电子转移，所以在这段时间内转移电子的物质的量为0.09mol。

考点：考查外界条件对平衡状态的影响、计算及电化学原理的应用