Question

【題目】碳及其含碳化合物在人們的生產生活中應用廣泛。

(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2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)，得到如表三組數據；

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)表示的反應速率為________________

②已知在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數稱之為化學平衡常數。900℃化學平衡常數為______________,

③如果改變影響平衡的條件之一（如溫度，壓強，反應物的濃度）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的轉化率___________(填“增大”“減小”“不變” 不能確定).

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

①0<V44.8L時，負極電極反應為_________________

②44.8L<V89.6L時，電池總反應方程式為_____________

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K==0.12；
③第3組等效為第2組平衡的基礎上增大壓強，平衡正向移動，CO2的轉化率增大；

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