Question

【題目】運用化學反應原理分析解答以下問題
（1）已知：①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△Hl=﹣91kJmol﹣l
②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=﹣24kJmol﹣l
③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=﹣41kJmol﹣l
且三個反應的平衡常數依次為K1、K2、K3
則反應 3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）△H= ．
化學平衡常數K=（用含K1、K2、K3的代數式表示）．
（2）一定條件下，若將體積比為1：2的CO和H2氣體通入體積一定的密閉容器中發生反應3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g），下列能說明反應達到平衡狀態是 ．
a．體系壓強保持不變
b．混合氣體密度保持不變
c．CO和H2的物質的量保持不變
d．CO的消耗速度等于CO2的生成速率
（3）科學家發明了使NH3直接用于燃料電池的方法，其裝置用鉑黑作電極、加入電解質溶液中，一個電極通入空氣，另一電極通入NH3 ． 其電池反應式為：4NH3+3O2=2N2+6H2O，電解質溶液應顯（填“酸性”、“中性”、“堿性”），寫出正極的電極反應方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）﹣247kJ?mol﹣1；K=K12?K2?K3
（2）ac
（3）堿性；O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣
【解析】解：（1）利用蓋斯定律，反應①×2+反應②+反應③，得到目的反應，△H=﹣91kJmol﹣1+（﹣24kJmol﹣1）+（﹣41kJmol﹣1）=﹣247kJmol﹣1 ，
反應①×2+反應②+反應③相加得總方程，則總方程的平衡常數等于分方程的平衡常數之積，即K=K12K2K3 ， 所以答案是：﹣247kJmol﹣1； K=K12K2K3；（2）a、反應前后氣體體積不同，當壓強一定時，達到化學平衡狀態，故a正確；b、 ，體系體積一定，反應前后氣體質量相同，密度始終不變，不能判斷是否平衡，故b錯誤；c、CO和H2的物質的量保持不變，則其他各物質濃度亦保持不變，達到化學平衡狀態，故c正確；d、CO的消耗速率等于CO2的生成速率，均為正反應方向，不能判斷是否平衡，故d錯誤；故選ac；（3）因NH3能與水反應，所以溶液呈堿性，因正極得到電子化合價升高，所以電極反應為：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ， 所以答案是：堿性；O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ．
【考點精析】掌握化學平衡常數的含義和化學平衡狀態的判斷是解答本題的根本，需要知道指在一定條件下的可逆反應里，正反應和逆反應的速率相等，反應混合物中各組分的濃度不變的狀態；狀態判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．