Question

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2molCO₂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图甲所示．
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

n(CH3OH)

n(CO2)

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2mol CO₂和3mol 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乙所示：M区发生反应的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断；
②要使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，则根据反应，平衡向正反应方向移动即可；
③根据图象数据结合平衡常数K的计算公式进行计算，根据K仅与温度有关及反应为放热来判断改变条件；
（2）首先根据氢离子的移动方向来确定正负极，然后根据原电池原理，最后书写电极反应式．

解答： 解：（1）①A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变，则能说明达到平衡状态，故A正确；
B．密度=

总质量

体积

，总质量一定，体积一定，故密度一定，故混合气体的密质不再发生改变不能说明达到平衡状态，故B错误；
C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O，不能体现正逆反应，故不能说明达到平衡状态，故C错误；
D．H₂O与CH₃OH都是产物，并且按照1：1的比例生成，所以H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比一直为1：1，不能说明达到平衡状态，故D错误；
故选A；
②要使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，则根据反应，
A．升高温度，平衡逆向移动，所以

n(CH3OH)

n(CO2)

减小，故A错误；
B．恒温恒容下充入He（g），平衡不移动，所以

n(CH3OH)

n(CO2)

不变，故B错误；
C．将H₂O（g）从体系中分离，平衡正向移动，所以

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故C正确；
D．恒温恒容再充入2mol CO₂和3mol H₂，等效于开始加入4molCO₂和6molH₂，压强增大，平衡正向移动，所以

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故D正确；
故选：CD；
③由图象数据CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）得
开始浓度：1       1.5        0        0
转化浓度：0.25     0.75       0.25    0.25 
平衡浓度：0.75     0.75       0.25    0.25 
所以K=

0.25×0.25

0.75×0.75 3

=0.20，则要使K=1，又反应放热所以降低温度使平衡向正反应方向移动，故答案为：0.20；C；
（2）M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⁺．

点评：本题考查了化学平衡的有关知识，电极反应式的书写等，综合性强，但难度不大．