Question

下圖是煤化工產業鏈的一部分，試運用所學知識，解決下列問題：

(1)已知該產業鏈中某反應的平衡常數表達式為：

它所對應反應的化學方程式為_______。
已知在一定溫度下,在同一平衡體系中各反應及平衡常數如下：

則K₁、K₂、K₃之間的關系為_______。
(2)煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數以解決各種實際問題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進入反應器時，發生如下反應：， 該反應平衡常數隨溫度的變化如下：

該反應的逆反應方向是_______反應(填“吸熱”或“放熱”），若在500℃時進行，設起始時CO和H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，在該條件下，反應達到平衡時CO的轉化率為_______。
(3)甲醇是一種新型的汽車動力燃料，可通過CO和H₂化合制備甲醇,該反應的熱化學方程式為：
下列描述中能說明上述反應已達平衡的是_______；
A. 容器內氣體的平均摩爾質量保持不變
B.
C. 容器中氣體的壓強保持不變
D. 單位時間內生成n molCO的同時生成2n mol H₂
(4)甲醇-空氣燃料電池（DMFC)是一種高效能、輕污 染電動汽車的車載電池，其工作原理如下圖所示，該燃料電池的電池反應式為，則負極的電極反應式為_______。

(5) CO₂在自然界循環時可與CaCO₃反應，CaCO₃是一種難溶物質，其。 CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀。現將CaCl₂溶液與的Na₂CO₃溶液等體積混合，則生成沉淀時原CaCl₂溶液的最小濃度為_______。

Answer 1

（11分）（1）C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）（1分）； K₃=K₁?K₂（1分）；
（2）吸熱（2分）；  75% （2分） ； （3）A、C（2分）；
（4）CH₃OH-6e^- +H₂O=CO₂+6H⁺ （1分）。
（5）5．6×10^—5mo1/L （2分）

試題分析：(1)由平衡常數表達式分析得，所對應反應的化學方程式為C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）。在同一平衡體系中，由化學方程式分析得，K₃=K₁?K₂。
(2)由表中信息得，溫度越大平衡常數越小，說明反應物的濃度逐漸增大，故反應為吸熱反應。由化學方程式計算得反應達到平衡時CO的轉化率為75%
(3)B項：正、逆反應速率之比不與化學計量數之比相等，故錯；
D項：同為逆反應速率，故錯。
故選AC。
(4)由化學方程式得，CH₃OH是負極，故負極的電極反應式為CH₃OH-6e^- +H₂O=CO₂+6H⁺。
(5)由反應的化學方程式和計算得，生成沉淀時原CaCl₂溶液的最小濃度為5．6×10^—5mo1/L。
點評：本題考查的是煤的綜合利用、化學平衡、燃料電池和溶解平衡的綜合知識，題目難度大，考查學生對基礎知識的掌握程度和分析問題、解決問題的能力。