Question

I.1100^OC时，在恒容密闭容器中，发生可逆反应：

Na₂SO₄(s)+4H₂(g) Na₂S(s)+4H₂O(g)

并达到平衡，请完成下列各题：

（1）达到平衡时的平衡常数表达式K＝_______________。降低温度，K值减小，则正反应为____________(填“吸热”或“放热”)反应。

（2）向该容器中分别加入以下物质，对平衡的影响如何？

A．正向移动    B．逆向移动   C．不发生移动

①加入少量Na₂SO₄，则平衡：__________(填所选字母)

②加入少量灼热的Fe₃O₄ ，则平衡：_________(填所选字母)

II．将CH₄设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如右图

(A、B为多孔性碳棒)持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。

①0＜V≤44.8L时，电池总反应方程式为________________；

②44.8L<V≤89.6L时，负极电极反应为_________________；

③V=67.2L时，溶液中阴离子浓度大小关系为____________；

Answer

(14分)I．（1）K＝c4(H2O)/c4(H2) 吸热

（2）①不发生移动②逆向移动

II．①CH4+2O2+2KOH=K2CO３+3H2O

②CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-

③c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)(每空均2分)

【解析】

试题分析：I．（1）Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)，固体不写在平衡常数表达式中，平衡常数K=，降低温度，K值减小，说明平衡逆向进行，逆反应方向是放热反应，正反应方向为吸热反应；

（2）①加入少量Na2SO4，硫酸钠是固体不允许化学平衡和反应速率，则平衡不发生移动；

②加入少量灼热的Fe3O4，氢气和四氧化三铁反应生成铁和水，则平衡Na2SO4(s)+4H2(g)⇌Na2S(s)+4H2O(g)，向逆向进行；

II．n(KOH)=2mol/L×2L=4mol，可能先后发生反应①CH4+2O2→CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3；

①当0＜V≤44.8 L时，0＜n(CH4)≤2mol，则0＜n(CO2)≤2mol，只发生反应①②，且KOH过量，则电池总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O；

②当44.8 L＜V≤89.6 L，2mol＜n(CH4)≤4mol，则2mol＜n(CO2)≤4mol，发生反应①②③，得到K2CO3和KHCO3溶液，则负极反应式为CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-；

③当V=67.2 L时，n(CH4)=3mol，n(CO2)=3mol，则电池总反应式为3CH4+6O2+4KOH=K2CO3+2KHCO3+7H2O，则得到1molK2CO3和2molKHCO3的溶液，则c(K+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)。

考点：考查化学反应速率、化学平衡常数、化学平衡影响因素分析判断、燃烧电池工作原理及离子浓度大小比较。