Question

試運用所學知識，解決下列問題：
（1）已知在一定溫度下，
C（s）+CO₂（g）?2CO（g） 平衡常數K₁；
CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g） 平衡常數K₂；
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）  平衡常數K₃；
則K₁、K₂、K₃之間的關系是：K₃=

 

．
（2）煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數以解決各種實際問題．已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進入反應器時，會發(fā)生如下反應：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），該反應平衡常數隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數K	9.94	9	1

該反應的正反應方向是

 

反應（填“吸熱”或“放熱”），若在500℃時進行，設起始時CO和H₂O的起始濃度均為0.2mol/L，在該條件下，CO的平衡轉化率為：

 

．
（3）從氨催化氧化可以制硝酸，此過程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等．對反應N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0在溫度為T₁、T₂時，平衡體系中NO₂的體積分數隨壓強變化曲線如圖所示．下列說法正確的是

 

．
A．A、C兩點的反應速率：A＞C
B．A、C兩點氣體的顏色：A深，C淺
C．B、C兩點的氣體的平均相對分子質量：B＜C
D．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法
（4）0.2mol/L的NaOH與0.4mol/L的硝酸銨溶液等體積混合后，溶液中各離子的物質的量濃度從大到小的順序是

 

．
（5）工業(yè)上用CH₃OH、氧氣、KOH溶液構成燃料電池，則其負極電極反應式

 

，當轉移的電子為4mol時，正極消耗的氣體在標況下的體積為

 

L．

Answer 1

考點：化學平衡常數的含義,常見化學電源的種類及其工作原理,化學平衡的影響因素,產物的百分含量隨濃度、時間的變化曲線,化學平衡的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據平衡常數的表達式推斷；
（2）溫度升高K值減小，所以正反應為放熱反應；令CO的濃度變化為c，用三段式表示出各物質變化的濃度、平衡時的濃度，再根據平衡常數計算；
（3）從平衡移動的角度分析各物理量的變化；
（4）首先讓兩者反應生成的物質考慮電離和水解，最終確定離子濃度的大小；
（5）在燃料電池的負極上是燃料發(fā)生失電子發(fā)生氧化反應，據此來書寫；根據電極反應關系式求消耗氣體的體積．

解答： 解：（1）根據化學方程式可知：K₁=

c2(CO)

c(CO2)

，K₂=

c(H2)×c(CO2)

c(CO)×c(H2O)

，K₃=

c(CO)×c(H2)

c(H2O)

，所以：K₃=K₁×K₂，故答案為：K₁×K₂；
（2）溫度升高K值減小，所以正反應為放熱反應，
對于反應      CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
開始（mol/L）：0.02   0.02      0        0
變化（mol/L）：c     c         c        c
平衡（mol/L）：0.02-c 0.02-c    c        c
所以

c×c

(0.02-c)×(0.02-c)

=9，解得c=0.015，
所以CO的轉化率為

0.015mol/L

0.02mol/L

×100%=75%，
故答案為：放熱；75%；
（3）對反應N₂O₄（g）?2NO₂（g），在溫度為T₁、T₂時，平衡體系中NO₂的體積分數隨壓強變化曲線如圖2所示．則
A．A點壓強小于C點的壓強，壓強越大，反應速率越大，則反應速率：A＜C，故A錯誤；
B．增大壓強，平衡向正反應移動，但濃度的增大幅度大于轉化的程度，所以C點濃度大，顏色深，故B錯誤；
C．B、C兩點二氧化氮的體積分數相同，則混合氣體的平均相對分子質量相同，故C錯誤；
D．在相同壓強下，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，則二氧化氮的體積分數增大，所以由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法，故D正確；
故答案為：D；
（4）0.2mol/L的NaOH與0.4mol/L的硝酸銨溶液等體積混合后，得到等濃度的一水合氨、硝酸鈉和硝酸銨的混合溶液，以一水合銨的電離為主，溶液呈堿性，所以c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案為：c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（5）燃料電池中，負極上甲醇失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，正極反應的關系式為
 O₂ ～4mole^-，
22.4L   4mole^-
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；22.4；

點評：本題考查化學平衡常數、平衡移動相關計算、原電池等，題目較為綜合，涉及多方面的知識，難度中等，本題中注意把握等效平衡的解題應用．