氢气是工业生产中非常重要的原料．（1）工业上大量的氢气来源于焦炭与水蒸气在高温下的反应：C（s）+H2O（g）⇌H2（g）+CO（g）．在一定温度下，向体积为1L的密闭容器中加入1molC和1molH2O

Question

氢气是工业生产中非常重要的原料．
（1）工业上大量的氢气来源于焦炭与水蒸气在高温下的反应：
C（s）+H₂O（g）⇌H₂（g）+CO（g）．
在一定温度下，向体积为1L的密闭容器中加入1mol C和1mol H₂O，发生上述反应．
①一段时间后，下列物理量不再发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的有______（填序号）．
A．混合气体的密度         B．容器内气体的压强
C．混合气体的总物质的量    D．CO物质的量浓度
E．用H₂O（g）、H₂、CO表示的反应速率比为1：1：1
②若2min时反应到达平衡，混合气体的平均相对分子质量为16，则平均反应速率v（CO）=______．
③平衡时，若增加C的物质的量，则使反应速率______（填“增大”、“减少”或“不变”）
（2）已知氢气和丙烷的燃烧热分别为285kJ/mol，2220kJ/mol．现有5mol的氢气和丙烷的混合气体，完全燃烧时放热3487kJ，则氢气和丙烷的体积比为______．
（3）用氢气和一氧化碳在一定条件下合成二甲醚（CH₃OCH₃），而二甲醚能以空气，酸性溶液为原料，石墨电极可构成燃料电池．写出该电池负极上的电极反应式______．

Answer 1

（1）①A．混合气体的密度不变，说明气体的物质的质量不变，正逆反应速率相等；
B．容器内气体的压强，说明气体的物质的量不变，正逆反应速率相等；
C．混合气体的总物质的量，说明正逆反应速率相等；
D．CO物质的量浓度，说明正逆反应速率相等；
E．用H₂O（g）、H₂、CO表示的反应速率比为1：1：1，只要反应发生都有速率之比为1：1：1；
故选ABCD；
 ②C（s）+H₂O（g）⇌H₂（g）+CO（g）
初起的物质的量：1mol   1mol      0      0
变化的物质的量：x       x        x       x     
平衡时物质的量：1-x    1-x       x       x
由题意可知：((1−x)×18+2x+28x)/(1+x)＝16
解得x=0.5mol，所以v（CO）=((0.5mol)/(1L))/(2min)=0.25mol/（L．min），故答案为：0.25mol/（L．min）；  
③平衡时，若增加C的物质的量，但浓度不变所以平衡不移动，故答案为：不变；
（2）1mol丙烷燃烧放出2220kJ热量，1mol H₂燃烧生成液态水放出热量是285kJ，设5mol 氢气和丙烷的混合气体中丙烷物质的量为x，氢气为5-x，
2220x+（5-x）285=3847
x=3.9mol，氢气物质的量1.1mol，氢气和丙烷的体积比等于氢气和丙烷的物质的量之比=3.9：1.1=4：1，
故答案为：4：1（或3.9：1.1）；
（3）负极发生氧化反应，负极上是二甲醚（CH₃OCH₃）放电，酸性条件下生成二氧化碳，负极反应式为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺，故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺．