Question

Ⅰ.在體積恒定的密閉容器中，充入2mol CO₂和5mol H₂，一定條件下發生反應： CO₂(g) + 3H₂(g) CH₃OH(g) + H₂O(g) △H =" -49.0" kJ/mol。測得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示：

（1）從反應開始到第10min，H₂的轉化率為           ，在          該條件下，反應的平衡常數K=         ，如果在某一時刻保持溫度不變，只改變濃度，使c(CO₂)=1.00mol/L，c(H₂)=0.40mol/L，c(CH₃OH)=c(H₂O)=0.80mol/L，則平衡            （選填序號）。
a．向正向移動     b．向逆向移動
c．不移動         d．無法確定平衡移動方向
（2）下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是              （選填序號）。
a．升高溫度                   b．充入He(g)，使體系壓強增大
c．將H₂O(g)從體系中分離       d．再充入l mol CH₃OH(g)
II．熔融碳酸鹽燃料電池（MCFS），發明于1889年。現有一個碳酸鹽燃料電池，以一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物為電解質，操作溫度為650℃，在此溫度下以鎳為催化劑，以煤氣（CO、H₂的體積比為1:1）直接作燃料，其工作原理如圖所示。請回答下列問題：

（1）A電極的電極反應方程式為             。
（2）常溫下，用石墨作電極，以此電源電解一定量的CuSO₄ 溶液。當兩極產生的氣體體積相同時停止通電，若電解后溶液的體積為2L，溶液的pH=1（不考慮水解產生的H⁺），則陽極產生的氣體的物質的量是          。

Answer 1

Ⅰ.（1） 90% ， K=" 144" ， a （2） c d
II．（1） CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O （2） 0.1mol

解析試題分析：Ⅰ.由圖像判斷CO₂的濃度降低，CH₃OH(g)的濃度增高； 容器的體積為2L
CO₂(g) + 3H₂(g) CH₃OH(g) + H₂O(g)
始量    2        5             0      0
轉化量  1.5      4.5           1.5    1.5
平衡量  0.5      0.5           1.5    1.5
H₂的轉化率為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，故平衡正向移動。
（2）a升高溫度平衡逆向移動，比值變小，錯誤；b恒容下充入He(g)，平衡不移動，比值不變，錯誤；c分離出產物，平衡正向移動，比值變大，正確；d再充入CH₃OH(g)，其含量變高，比值變大，正確；
II．（1）A電極為負極，注意介質為碳酸鹽， CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O ；
（2）電解CuSO₄ 溶液，陽極產生氧氣，陰極首先產生銅單質，后產生氫氣，反應式為
陽極：4OH^- + 4e^- = O₂↑+ 2H₂O
陰極：Cu²⁺ + 2e^- = Cu(先)
2H⁺ + 2e^- = H₂↑（后）
兩極產生氣體的量相等，根據電子守恒列式為4n-2n=0.1×2[陽極產生的H⁺ 減去陰極消耗的H⁺ 等于溶液中剩余H⁺ ]    n=0.1mol
考點：考查化學平衡及電化學有關問題。