“潔淨煤技術”研究在世界上相當普遍，科研人員通過向地下煤層氣化爐中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法，連續產出了高熱值...

問題詳情：

“潔淨煤技術”研究在世界上相當普遍，科研人員通過向地下煤層氣化爐中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法，連續產出了高熱值的煤炭氣，其

主要成分是CO和H2．CO和H2可作為能源和化工原料，應用十分廣泛．生產煤炭氣的反應之一是：C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）△H=+131.4kJ/mol

（1）在容積為3L的密閉容器中發生上述反應，5min後容器內氣體的密度增大了0.12g/L，用H2O表示0～5min的平均反應速率為　　．

（2）關於上述反應在化學平衡狀態時的描述正確的是　　．

A．CO的含量保持不變

B．v正（H2O）=v正（H2）

C．容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變

（3）若上述反應在t0時刻達到平衡（如圖1），在t1時刻改變某一條件，請在圖中繼續畫出t1時刻之後正反應速率隨時間的變化：

①縮小容器體積，t2時到達平衡（用實線表示）；

②t3時平衡常數K值變大，t4到達平衡（用虛線表示）．

（4）在一定條件下用CO和H2可以製得*醇，CH3OH和CO的燃燒熱分別為725.8kJ/mol，283.0kJ/mol，1molH2O（l）變為H2O（g）吸收44.0kJ的熱量，寫出*醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態水的熱化學方程式　　

（5）如圖2所示，以*醇燃料電池作為電源實現下列電解過程．乙池中發生反應的離子方程式為　．當*池中增重16g時，*池中理論上產生沉澱質量的最大值為　　g．

【回答】

【考點】反應速率的定量表示方法；原電池和電解池的工作原理；化學平衡狀態的判斷．

【專題】化學平衡專題；化學反應速率專題；電化學專題．

【分析】（1）根據反應方程式可知，氣體增加的質量為固體碳的質量，根據m=ρV計算出反應消耗碳的質量，計算出其物質的量，最後根據反應方程式及反應速率表達式計算出用H2O表示0～5miin的平均反應速率；

（2）可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各組分的濃度、百分含量不再變化，據此進行判斷；

（3）根據影響化學反應速率的因素畫出正反應速率變化的曲線；

（4）由CO（g）和CH3OH（l）的燃燒熱△H分別為﹣283.0kJ•mol﹣1和﹣725.8kJ•mol﹣1，水的摩爾蒸發焓為44.0 kJ/mol，則

①CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H=﹣283.0kJ•mol﹣1

②CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2 H2O（l）△H=﹣725.8kJ•mol﹣1

③H2O（l）=H2O（g）△H=﹣44KJ/mol

由蓋斯定律可知用②﹣①+③×2得到熱化學方程式；

（5）圖2中*池為原電池，通入*醇的電極為負極，銅氧氣的電極為正極，則乙池中石墨為陽極，銀為*極，溶液中銅離子在銀電極析出，*中與銀連接的Pt電極為陽極，另一個電極為*極，*中與銀連接的Pt電極為陽極，另一個電極為*極，電極反應為陽極：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，*極為2H++2e﹣=H2↑，MgCl2+2H2OMg（OH）2↓+H2↑+Cl2↑，*池中發生的反應為：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，溶液中*醇和氧氣反應後導致溶液質量增大，每反應2mol*醇和3mol氧氣反應溶液質量增加=2mol×32g/mol+3mol×32g/mol=160g，電子轉移為12mol，當*池中增重16g時，電子轉移1.2mol，電子守恆得到*池中理論上產生沉澱為*氧化鎂質量．

【解答】解：（1）在容積為3L的密閉容器中發生上述反應，5min後容器內氣體的密度增大了0.12g/L，根據反應C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）可知，氣體增加的質量為參加反應的固體C的質量，則反應消耗碳的物質的量為： =0.03mol，該反應過程中消耗水的物質的量也為0.03mol，則用H2O表示0～5miin的平均反應速率為： =0.002mol/（L•min），

故*為：0.002mol/（L•min）；

（2）A．CO的含量保持不變是平衡標誌，故A正確；

B．反應速率之比等於化學方程式計量數之比為正反應速率之比，v正（H2O）=v逆（H2），則v逆（H2）=v正（H2），反應達到平衡狀態，v正（H2O）=v正（H2）

，不能説明反應達到平衡狀態，故B錯誤；

C．氣體質量不變，氣體物質的量增大，容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變，説明反應達到平衡狀態，故C正確；

故*為：AC；

（3）①t1時縮小容器體積，反應體系的壓強增大，正逆反應速率都增大，直至t2時重新達到平衡；

②t3時平衡常數K增大，説明平衡向着正向移動，説明升高了温度，之後正反應速率逐漸減小，直至達到新的平衡，

根據以上分析畫出的圖象為：，

故*為：．

（4）由CO（g）和CH3OH（l）的燃燒熱△H分別為﹣283.0kJ•mol﹣1和﹣725.8kJ•mol﹣1，則

①CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H=﹣283.0kJ•mol﹣1

②CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2 H2O（l）△H=﹣725.8kJ•mol﹣1

③H2O（l）=H2O（g）△H=﹣44KJ/mol

由蓋斯定律可知用②﹣①+③×2得反應CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（g），該反應的反應熱△H=﹣725.8kJ•mol﹣1﹣（﹣283.0kJ•mol﹣1）+2×44KJ/mol=﹣354.8kJ•mol﹣1，

故*為：CH3OH （l）+O2（g）=CO （g）+2H2O （g）△H=﹣354.8 kJ∕mol；

（5）圖2中*池為原電池，通入*醇的電極為負極，銅氧氣的電極為正極，則乙池中石墨為陽極，銀為*極，溶液中銅離子在銀電極析出，Cu2++2e﹣=Cu，陽極上是*氧根離子放電生成氧氣，所以電極反應為：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，電池反應的離子方程式為：2Cu2++2H2O2Cu+O2+4H+，*中與銀連接的Pt電極為陽極，另一個電極為*極，電極反應為陽極：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，*極為2H++2e﹣=H2↑，MgCl2+2H2OMg（OH）2↓+H2↑+Cl2↑，*池中發生的反應為：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，溶液中*醇和氧氣反應後導致溶液質量增大，每反應2mol*醇和3mol氧氣反應溶液質量增加=2mol×32g/mol+3mol×32g/mol=160g，電子轉移為12mol，當*池中增重16g時，電子轉移1.2mol，電子守恆得到*池中理論上產生沉澱為*氧化鎂，依據化學方程式，生成1mol*氧化鎂，電子轉移2mol電子，則電子轉移1.2mol，生成沉澱*氧化鎂0.6mol，計算得到物質的量為質量=0.6mol×58g/mol=34.8g，

故*為：2Cu2++2H2O2Cu+O2+4H+，34.8．

【點評】本題考查了化學平衡的計算、化學平衡狀態的判斷、化學平衡的影響因素、電解池和原電池原理的計算等知識，題目難度中等，明確影響化學反應速率的因素為解答關鍵，試題側重考查學生的分析能力及化學計算能力．

知識點：化學平衡單元測試

題型：填空題