问题 问答题

水煤气是重要燃料和化工原料,可用水蒸气通过炽热的炭层制得:

C (s)+H2O(g)═CO (g)+H2 (g)△H=+131.3kJ•mol-1

(1)该反应的平衡常数K随温度的升高而______(增大/减小/不变).

(2)上述反应达到平衡后,将体系中的C(s)全部移走,平衡______(向左移/向右移/不移动).

(3)上述反应在t0时刻达到平衡(如图),若在t1时刻改变某一条件,请在下图中继续画出t1时刻之后正反应速率(ν)随时间的变化:

①缩小容器体积(用实线表示)

②降低温度(用虚线表示)

(4)一定温度下,三个容器中均进行着上述反应,各容器中炭足量,其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示.请填写表中相应的空格.

容器编号c(H2O)/mol•L-1c(CO)/mol•L-1c(H2)/mol•L-1ν、ν比较
I0.060.600.10ν
0.120.20______ν
0.100.200.40ν______ν
(5)CO和H2可合成甲醇.直接甲醇燃料电池(DMFC)由甲醇负极、氧正极和质子交换膜构成.在催化剂作用下甲醇被氧化为水和二氧化碳.甲醇用完后,只要补充甲醇就可以继续使用.因此,DMFC用作笔记本电脑、汽车等的能量来源时,它能够实现污染物的“零排放”. DMFC的正极电极反应式为______,DMFC的总反应式为______.

答案

(1)该反应正反应是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,平衡常数增大;

故答案为:增大;

(2)将C全部移走,由于是可逆反应,还会生成碳,生成的碳不能完全反应,故平衡向左移动,

故答案为:向左移;

(3)①缩小容器体积,压强增大,瞬间正反应速率加快,平衡向逆反应移动,正反应速率增大到新平衡;②降低温度,瞬间正反应速率减慢,平衡逆反应移动,正反应速率增大到新平衡,故图象为:

故答案为:

(4)由Ⅰ可知,平衡常数k=

0.1×0.6
0.06
=1,Ⅱ中处于平衡状态,根据平衡常数可知Ⅱ中c(H2)=
K•c(H2O)
c(CO)
=
1×0.12
0.2
=0.6,

Ⅲ中此时的浓度商Qc=

0.4×0.2
0.1
=0.8<1,故反应向正反应方向进行,故ν>ν

故答案为:0.06;>;

(5)原电池正极发生还原反应,氧气在正极放电,采用质子交换膜,故负极产生的氢离子移向正极,故氧气在正极放电生成水,电极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O,该原电池的实质是甲醇燃烧产生二氧化碳与水,故总反应式为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,

故答案为:O2+4H++4e-=2H2O;2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O.

填空题
实验题