Question

【題目】碳及其含碳化合物在人們的生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛。

(1)將不同量的CO2(g)和H2(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中,進行反應(yīng)2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)，得到如表三組數(shù)據(jù)；

實驗組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需 時間/min
		CO2	H2	H2	C2H5OH
1	650	2	6.8	2.0	0.8	6
2	900	2	4.4	2.0	0.4	3
3	900	4	8.8	C	d	t

①實驗1中以v(H2)表示的反應(yīng)速率為________________

②已知在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)稱之為化學(xué)平衡常數(shù)。900℃化學(xué)平衡常數(shù)為______________,

③如果改變影響平衡的條件之一（如溫度，壓強，反應(yīng)物的濃度）平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。則第3組與第2組相比CO2的轉(zhuǎn)化率___________(填“增大”“減小”“不變” 不能確定).

(2)將CH4設(shè)計成燃料電池,其利用率更高,裝置示意如圖(A、B為多孔性碳棒). 持續(xù)通入甲烷，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，消耗甲烷體積VL.

①0<V44.8L時，負(fù)極電極反應(yīng)為_________________

②44.8L<V89.6L時，電池總反應(yīng)方程式為_____________

Answer 1

【答案】 0.4mol/(L.min) 0.12 增大 CH48e+10OH=CO32+7H2O CH4+2O2+K2CO3=2KHCO3+H2O

【解析】(1)①實驗1中6min到達平衡，平衡時消耗氫氣為(6.8-2)mol=4.8mol，v(H2)= =0.4mol/(L．min)；
②900℃平衡時氫氣為2mol、乙醇為0.4mol，則：
2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)
起始量(mol)：2 4.4 0 0
變化量(mol)：0.8 2.4 0.4 1.2
平衡量(mol)：1.2 2 0.4 1.2
900℃平衡常數(shù)K==0.12；
③第3組等效為第2組平衡的基礎(chǔ)上增大壓強，平衡正向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率增大；

(2)①n(KOH)=2mol/L×1L=2mol，該裝置是燃料電池，負(fù)極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)原子守恒得0＜n(CO2)≤1mol，二氧化碳不足量，則反應(yīng)生成碳酸鉀，電池總反應(yīng)方程式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，負(fù)極電極反應(yīng)為CH48e+10OH=CO32+7H2O；
②根據(jù)原子守恒得2mol＜n(CO2)≤4mol，反應(yīng)生成碳酸氫鉀，負(fù)極反應(yīng)式為CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-，總反應(yīng)式為CH4+2O2+K2CO3=2KHCO3+H2O。