Question

【题目】CH4和H2O（g）可发生催化重整反应：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）．
（1）每消耗8gCH4转移mol电子．
（2）已知：①2CO（g）+O2（g）2CO2（g）△H1=akJmol﹣1②CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H2=bkJmol﹣1
③CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（g）△H3=ckJmol﹣1
④CH4（g）+2H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H4
由此计算△H4=kJmol﹣1 ．
（3）T℃时，向1L恒容密闭容器中投入1molCH4和1molH2O（g），发生反应：CH4（g）+H2OCO（g）+3H2（g） 经过tmin，反应达到平衡．已知平衡时，c（CH4）=0.5molL﹣1
①0～tmin内，该反应的平衡反应速率v（H2）= ．
②T℃时，该反应的平衡常数K= ．
③当温度升高到（T+100）℃时，容器中c（CO）=0.75molL﹣1 ， 则该反应是反应（填“吸热”或“放热”）．
（4）一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理示意图如图： ①该放电过程中K+和Na+向电极（填“A”或“B”）移动．
②该电池的负极反应式为 ．

Answer 1

【答案】
（1）3
（2）c+3b﹣2a
（3） mol/（L?min）；6.75；吸热
（4）B；3H2+CO+4CO32﹣﹣8e﹣=3H2O+5CO2
【解析】解：（1）8gCH4的物质的量为n= = =0.5mol，CH4和H2O（g）可发生催化重整反应：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g），反应中C元素化合价由﹣4价升高为+2价，化合价总共升高6价，该反应中转移6e﹣ ， 则0.5molCH4反应转移3mol电子，所以答案是：3；（2）①2CO（g）+O2（g）2CO2（g）△H1=akJmol﹣1②CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H2=bkJmol﹣1③CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（g）△H3=ckJmol﹣1根据盖斯定律可知：③+②×3﹣①×2，得到④CH4（g）+2H2O（g）CO（g）+3H2（g）所以△H4=（c+3b﹣2a）kJmol﹣1 ， 所以答案是：c+3b﹣2a；（3）①向1L恒容密闭容器中投入1molCH4和1molH2O（g），发生反应：CH4（g）+H2OCO（g）+3H2（g），反应开始c（CH4）=1molL﹣1 ， 经过tmin，反应达到平衡．已知平衡时，c（CH4）=0.5molL﹣1 ， v（CH4）= = mol/（Lmin），速率之比等于化学计量数之比，则v（H2）=3v（CH4）=3× mol/（Lmin）= mol/（Lmin）， 所以答案是： mol/（Lmin）；
②T℃时，1L恒容密闭容器中

	CH4（g）+	H2O	CO（g）+	3H2（g）
起始量（mol）：	1	1	0	0
变化量（mol）：	0.5	0.5	0.5	1.5
平衡量（mol）：	0.5	0.5	0.5	1.5

平衡常数K= = = =6.75，
所以答案是：6.75；③升高温度平衡向吸热的方向移动，T℃时，容器中c（CO）=0.5molL﹣1 ， 当温度升高到（T+100）℃时，容器中c（CO）=0.75molL﹣1 ， CO浓度增多，平衡向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应，所以答案是：吸热；（4）①原电池工作时，CO和H2失电子在负极反应，则A为负极，CO和H2被氧化生成二氧化碳和水，电池工作时，阳离子向正极移动，B为正极，即K+和Na+向电极B移动，所以答案是：B；②甲烷和水蒸气反应CH4+2H2OCO+3H2 ， 原电池工作时，A为负极，负极上CO和H2失电子发生了氧化反应，CO和H2被氧化生成二氧化碳和水，电极反应为：3H2+CO+4CO32﹣﹣8e﹣=3H2O+5CO2 ， B为正极，正极为氧气得电子生成CO32﹣ ， 反应为2O2+4CO2+8e﹣=4CO32﹣ ， 所以答案是：3H2+CO+4CO32﹣﹣8e﹣=3H2O+5CO2 ．
【考点精析】通过灵活运用化学平衡的计算，掌握反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%即可以解答此题．