试运用所学知识，解决下列问题：（1）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题．已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO（g）+H2O（g

Question

试运用所学知识，解决下列问题：
（1）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题．已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO（g）+H ₂ O（g）  

 H ₂ （g）+CO ₂ （g），该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/°C	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

若在500℃时进行，设起始时CO和H ₂ O的起始浓度均为0.020mol•L ^-1 ，在该条件下，CO的平衡转化率为______．
（2）在100℃时，将0.40mol的二氧化氮气体充入2L抽真空的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据：

时间/s	0	20	40	60	80
n（NO 2 ）/mol	0.40	n 1	0.26	n 3	n 4
n（N 2 O 4 ）/mol	0.00	0.05	n 2	0.08	0.08

①n ₃ ______n ₄ （填“＞”或“＜”或“=”），该反应的平衡常数的值为______；
②若在相同情况下最初向该容器充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，四氧化二氮的起始浓度是______mol•L ^-1 ，假设在80s时达到平衡，请在右图中画出并标明该条件下此反应中N ₂ O ₄ 和NO ₂ 的浓度随时间变化的曲线．
（3）以甲醇为燃料制成燃料电池，请写出在氢氧化钾介质中该电池的正极反应式______．

Answer 1

（1）对于反应  CO（g）+H ₂ O（g）  

 H ₂ （g）+CO ₂ （g），
开始（mol/L）：0.02     0.02                    0     0
变化（mol/L）：c        c                       c     c
平衡（mol/L）：0.02-c     0.02-c               c     c
所以 (c×c)/((0.02-c)×(0.02-c)) =9，解得c=0.015
所以CO的转化率为 (0.015mol/L)/(0.02mol/L) ×100%=75%．
故答案为：75%．
（2）①由表可知，60s时反应达到化学平衡状态，二氧化氮的物质的量不再变化，所以n ₃ =n ₄ ，
根据反应方程式计算：
       2NO ₂





N ₂ O ₄
初始：0.4mol     0
转化：0.16mol     0.08mol
平衡：0.24mol     0.08mol
则平衡时的浓度分别为：c（N ₂ O ₄ ）=0.04mol/L，c（NO ₂ ）=0.12mol/L，
所以该温度下该反应平衡常数k= (0.04)/(0.122) =2.8
故答案为：=；  2.8
②根据反应 2NO ₂





N ₂ O ₄ 可知，0.4molNO ₂ 与0.2molN ₂ O ₄ 相当，若在相同情况下最初向该容器充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，四氧化二氮的起始浓度是 (0.2mol)/(2L) =0.1mol/L．
根据反应 2NO ₂





N ₂ O ₄ 可知，NO ₂ 的浓度随时间变化为N ₂ O ₄ 的浓度变化2倍．从放入N ₂ O ₄ 到平衡时需要80s，初始加入的N ₂ O ₄ 的物质的量浓度为0.1mol/L，平衡时N ₂ O ₄ 的物质的量浓度为0.04mol/L，NO ₂ 的物质的量浓度为2×（0.1mol/L-0.04mol/L）=0.12mol/L，图象可取起点、20s、80s等几个点用平滑曲线来连接．
故答案为：


（3）甲醇为原料的燃料电池中，燃料甲醇为负极，发生失电子的氧化反应，氧气是正极，发生得电子得还原反应，氢氧化钠为电解质，在碱性环境下，氧气的放电情况为：O ₂ +2H ₂ O+4e ^- =4OH ^- ．
故答案为：O ₂ +2H ₂ O+4e ^- =4OH ^- ．