Question

【题目】I．某温度下，在2L密闭容器中X、Y、Z三种物质（均为气态）间进行反应，其物质的量随时间的变化曲线如图。依图回答：

（1）该反应的化学方程式可表示为____________。

（2）反应起始至t min（设t=5），Y的平均反应速率是________。

（3）在t min时，该反应达到了平衡状态，下列可判断反应已达到该状态的是________（选填字母）。

a．X、Y、Z的反应速率相等

b．X、Y的反应速率比为2：3

c．混合气体的密度不变

d．生成1mol Z的同时生成2mol X

e．X、Y、Z物质的量之比等于化学计量数比

f．混合气体的总压强不再发生改变

II．燃料电池是利用燃料（如CO、H2、CH4等）与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。完成下列关于甲烷（CH4）燃料电池的填空：

（1）已知燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O，电池中有一极的电极反应为CH4+10OH－-8e－== CO32－+7H2O，这个电极是燃料电池的______（填“正极”或“负极”），另一个电极上的电极反应式为：____________________。

（2）随着电池不断放电，电解质溶液的碱性__________（填“增强”、“减弱”或“不变”）。

（3）通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率_________（填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率。

Answer 1

【答案】2X3Y+Z 0.12mol/（Lmin） df 负极 2O2+4H2O+8e－==8OH－ 减弱 大于

【解析】

I．(1)化学反应中，各物质的物质的量的变化值与化学计量数呈正比，以此书写化学方程式；

(2)根据v=计算反应速率；

(3)当反应中各物质的物质的量不再变化时，反应达到平衡状态，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量不变；

I．(1)由图象可以看出，X的物质的量逐渐减小，则X为反应物，Y、Z的物质的量逐渐增多，作为Y、Z为生成物，当反应到达2min时，△n(X)=0.8mol，△n(Y)=1.2mol，△n(Z)=0.4mol，化学反应中，各物质的物质的量的变化值与化学计量数呈正比，△n(X)：△n(Y)：△n(Z)=2：3：1，所以反应的化学方程式为：2X3Y+Z；

(2)v(Y)==0.12mol/(Lmin)；

(3)a．同一反应不同物质的反应速率之比等于计量数之比，该反应中各物质反应速率不可能相等，故a错误；

b．化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，X、Y的反应速率比都为2：3，故b错误；

c．由于反应在体积不变的密闭容器中进行，反应过程中气体的体积不变，质量不变，则混合气体的密度不变，不能判断是否达到平衡状态，故c错误；

d．生成1molZ的同时生成2molX，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故d正确；

e．据图可知初始投料只有X，反应反应过程中X的物质的量减少，Y、Z的物质的量增多，所以三者物质的量之比在变，可能某一瞬间三者物质的量之比等于计量数之比，但不能说明反应达到平衡，故e错误；

f．容器体积一定，反应达到平衡状态时，各物质的物质的量不变，则混合气体的总压强不再发生改变，故f正确；

综上所述选df；

II．(1)甲烷失电子发生氧化反应，所以通入燃料的电极为负极，通入氧化剂的电极为正极，正极上电极反应式等于总反应减去负极反应为：2O2+4H2O+8e-=8OH-；

(2)电池工作一段时间后，因为消耗氢氧化钾所以碱性减弱，溶液的pH减小；

(3)甲烷燃烧时要放出热量、光能，所以燃料电池中甲烷的利用率比甲烷燃烧的能量利用率高。