Question

Ⅰ、CO和H₂的混合氣體俗稱合成氣，是一種重要的工業原料氣，焦炭、天然氣（主要成分為CH₄）、重油、煤在高溫下均可與水蒸氣反應制得合成氣．
（1）已知某反應的平衡常數表達式為：K=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

，它所對應的化學方程式為：______．
（2）向體積為2L的密閉容器中充入CH₄和H₂O（g）組成的混合氣（共1mol），在一定條件下發生反應，并達到平衡狀態，測得溫度、壓強、投料比X〔

n(CH4)

n(H2O)

）對該反應的影響如圖所示．

①圖1中的兩條曲線所示投料比的關系X₂______X₁（填“=”“＞”或“＜”下同）
②圖2中兩條曲線所示的壓強比的關系：P₂______P₁
（3）以CH₄、O₂為原料可設計成燃料電池：
①設裝置中盛有150.0mL1.0mol/LKOH溶液，放電時參與反應的氧氣在標準狀況下的體積為4.48L，放電過程中轉移電子的物質的量為______．
②以H₂SO₄溶液代替KOH溶液為電解質溶液，則燃料電池的負極反應式為：______．
Ⅱ、（1）有一種用CO₂生產甲醇燃料的方法：
已知：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-akJ?mol^-1；
CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H=-bkJ?mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-ckJ?mol^-1；
H₂O（g）═H₂O（l）△H=-dkJ?mol^-1，
則表示CH₃OH（l）燃燒熱的熱化學方程式為：______．
（2）已知某溫度下Mg（OH）₂的Ksp=6.4xl0^-12，當溶液中c（Mg²⁺）≤1.0×10^-5mol?L^-1可視為沉淀完全，則應保持溶液中c（OH^-）≥______mol?L^-1．

Answer 1

Ⅰ、（1）平衡表達式為：K=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

，生成物為CO、H₂，反應物含有H₂O，三者化學計量數分別為1、1、1，根據元素守恒，故另一反應物為固體C，反應中它所對應反應的化學方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），
故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）；
①碳水比

n(CH4)

n(H2O)

值越大，平衡時甲烷的轉化率越低，含量越高，故x₂＜x₁，故答案為：＜；
②該反應正反應是氣體體積增大的反應，增大壓強平衡向逆反應方向移動，平衡時甲烷的含量增大，故p₂＜p₁，故答案為：＜；
（3）①參與反應的氧氣在標準狀況下體積為4.48L，物質的量為

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，氫轉移電子的物質的量為0.2mol×4=0.8mol，故答案為：0.8mol；
②以H₂SO₄溶液代替KOH溶液為電解質溶液，失電子的做負極發生氧化反應，CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺，故答案為：CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺；
Ⅱ、（1）已知①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1；
②CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H=-b kJ?mol^-1；
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-c kJ?mol^-1；
④H₂O（g）═H₂O（l）△H=-d kJ?mol^-1，
由蓋斯定律，（-①×2-②×2+③×3+④×4）÷2得CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO2（g）+2H₂O（l），故△H=（a+b-

3

2

c-2d） kJ∕mol，
故答案為：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO2（g）+2H₂O（l），故△H=（a+b-

3

2

c-2d） kJ∕mol；
（2）Mg（OH）₂的Ksp=6.4×10^-12，當溶液中c（Mg²⁺）≤1.0×10^-5mol?L^-1可視為沉淀完全，則Ksp=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=6.4×10^-12 ，c（OH^-）≥8×10^-4mol/L，故答案為：8×10^-4．