Ⅰ.在体积恒定的密闭容器中,充入2mol CO2和5mol H2,一定条件下发生反应: CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) △H =" -49.0" kJ/mol。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示:
(1)从反应开始到第10min,H2的转化率为 ,在 该条件下,反应的平衡常数K= ,如果在某一时刻保持温度不变,只改变浓度,使c(CO2)=1.00mol/L,c(H2)=0.40mol/L,c(CH3OH)=c(H2O)=0.80mol/L,则平衡 (选填序号)。
a.向正向移动 b.向逆向移动
c.不移动 d.无法确定平衡移动方向
(2)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是 (选填序号)。
a.升高温度 b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2O(g)从体系中分离 d.再充入l mol CH3OH(g)
II.熔融碳酸盐燃料电池(MCFS),发明于1889年。现有一个碳酸盐燃料电池,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质,操作温度为650℃,在此温度下以镍为催化剂,以煤气(CO、H2的体积比为1:1)直接作燃料,其工作原理如图所示。请回答下列问题:
(1)A电极的电极反应方程式为 。
(2)常温下,用石墨作电极,以此电源电解一定量的CuSO4 溶液。当两极产生的气体体积相同时停止通电,若电解后溶液的体积为2L,溶液的pH=1(不考虑水解产生的H+),则阳极产生的气体的物质的量是 。
Ⅰ.(1) 90% , K=" 144" , a (2) c d
II.(1) CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O (2) 0.1mol
题目分析:Ⅰ.由图像判断CO2的浓度降低,CH3OH(g)的浓度增高; 容器的体积为2L
CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)
始量 2 5 0 0
转化量 1.5 4.5 1.5 1.5
平衡量 0.5 0.5 1.5 1.5
H2的转化率为4.5÷5=0.9
K=1.5/2×1.5/2÷(0.5/2 ×(0.5/2)3)=144
Qc=0.80×0.80÷(1.00×0.403)=10<144,故平衡正向移动。
(2)a升高温度平衡逆向移动,比值变小,错误;b恒容下充入He(g),平衡不移动,比值不变,错误;c分离出产物,平衡正向移动,比值变大,正确;d再充入CH3OH(g),其含量变高,比值变大,正确;
II.(1)A电极为负极,注意介质为碳酸盐, CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O ;
(2)电解CuSO4 溶液,阳极产生氧气,阴极首先产生铜单质,后产生氢气,反应式为
阳极:4OH- + 4e- = O2↑+ 2H2O
阴极:Cu2+ + 2e- = Cu(先)
2H+ + 2e- = H2↑(后)
两极产生气体的量相等,根据电子守恒列式为4n-2n=0.1×2[阳极产生的H+ 减去阴极消耗的H+ 等于溶液中剩余H+ ] n=0.1mol