Question

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t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_正）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-1	c（CO）/mol?L-1	c（H2）/mol?L-1	ν正、ν逆比较
I	0.06	0.60	0.10	ν正=ν逆
Ⅱ	0.12	0.20	______	ν正=ν逆
Ⅲ	0.10	0.20	0.40	ν正______ν逆

（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______．

Answer 1

【答案】分析：（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，据此判断；
（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；
（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，据此作图；
（4）根据Ⅰ计算平衡常数．Ⅱ中处于平衡状态，根据平衡常数计算Ⅱ中c（H₂）；
据此Ⅲ中此时的浓度商Qc，与平衡常数比较，判断反应进行的方向，据此判断；
（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；
该原电池的实质是甲醇燃烧产生二氧化碳与水．
解答：解：（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==1，Ⅱ中处于平衡状态，根据平衡常数可知Ⅱ中c（H₂）===0.6，
Ⅲ中此时的浓度商Qc==0.8＜1，故反应向正反应方向进行，故ν_正＞ν_逆，
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．
点评：本题考查化学平衡常数及有关计算、化学平衡及反应速率的影响因素、原电池等，难度中等，（2）为易错点、难度，学生容易形成定式思维，认为碳是固体，不影响平衡移动，导致错误，注意审题是将碳完全移走．