Question

【題目】I．已知：反應(yīng)

4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH = —115.6 kJ/mol

H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ΔH = —184 kJ/mol

H2O(g) = H2O(l) ΔH = —44 kJ/mol

寫出H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式 。

II．實(shí)施以減少能源浪費(fèi)和降低廢氣排放為基本內(nèi)容的節(jié)能減排政策，是應(yīng)對(duì)全球氣候問題、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇�；�工行業(yè)的發(fā)展必須符合國(guó)家節(jié)能減排的總體要求。試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決下列問題：

（1）已知某反應(yīng)的平衡表達(dá)式為： ，它所對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為：

（2）在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：

A(g) + 3B(g)2C(g) + D（s） ΔH，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表：

T/K	300	400	500	…
K/(mol·L－1)2	4×106	8×107	K1	…

請(qǐng)完成下列問題：

①判斷該反應(yīng)的ΔH 0（填“>”或“<”）

②在一定條件下，能判斷該反應(yīng)一定達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的是 （填序號(hào)）。

A．3v(B)（正）=2v(C)（逆） B．A和B的轉(zhuǎn)化率相等

C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變 D．混合氣體的密度保持不變

（3）已知N2 (g)+ 3H2(g)2NH3(g) △H<0

①在一定溫度下，向容積不變（始終為10L）的密閉容器中加入2 mol N2、8 mol H2 及固體催化劑。10分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)槠鹗嫉?0％，此時(shí)氨氣的體積分?jǐn)?shù)為： ，用氮?dú)獗硎镜姆磻?yīng)速率為： 。

②保持①中的溫度和容積不變，設(shè)a、b、c分別代表初始加入的N2、H2、NH3的物質(zhì)的量，若反應(yīng)達(dá)平衡后，混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)與①中的相同，那么： 若a= 0.5，c= 3，則b= ，在此情況下反應(yīng)起始時(shí)將向 反應(yīng)方向進(jìn)行。

③保持①中的溫度和容積不變，若按下列四種配比作為起始物質(zhì)，達(dá)平衡后容器內(nèi)N2的轉(zhuǎn)化率大于①中的是 。（填序號(hào)）

A．4molNH3 B．1.5molN2、7.5molH2和1molNH3

C．1molN2、5molH2和2molNH3 D．1molN2、6molH2和2molNH3

（4）以天然氣(假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng))為原料的燃料電池示意圖如圖所示。

①放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為 。

②假設(shè)裝置中盛裝100.0 mL 3.0 mol·L-1 KOH溶液，放電時(shí)參與反應(yīng)的氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為8960 mL。放電完畢后，電解質(zhì)溶液中的溶質(zhì)是 電解質(zhì)溶液中各離子濃度的大小關(guān)系為 。

Answer 1

【答案】Ⅰ H2(g) + 1/2O2(g)= H2O(l) ΔH= —285.8 kJ/mol

Ⅱ （1）C（S）+H2O(g) H2(g) + CO(g)

（2） ① ＞ ② CD

（3） 25% 0.01mol/(Lmin) 3.5 逆

（4）①CH4-8e－+10OH－= CO32－+7H2O ②c(K＋)>c(HCO3－)>c(CO32－)>c(OH－)>c(H＋)

【解析】

試題分析：Ⅰ、（1）①4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH = —115.6 kJ/mol、②H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ΔH = —184 kJ/mol、③ H2O(g) = H2O(l) ΔH = —44 kJ/mol，依據(jù)蓋斯定律：①÷2+②+③得到-115.6÷2-184-44=-285.8kJ/mol，則H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H2(g) + 1/2O2(g)= H2O(l) ΔH= —285.8 kJ/mol。
Ⅱ、（1）平衡表達(dá)式為：K=c(H2)c(CO)/c(H2O) ，生成物為CO、H2，反應(yīng)物含有H2O，三者化學(xué)計(jì)量數(shù)分別為1、1、1，根據(jù)元素守恒，另一反應(yīng)物為固體C，對(duì)應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為C（S）+H2O(g) H2(g) + CO(g)；

（2）①根據(jù)表格提供的信息，溫度升高，K值增大，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即ΔH>0。

②根據(jù)正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可得2v(B)（正）=3v(C)（逆），A項(xiàng)錯(cuò)誤；A和B的轉(zhuǎn)化率相等與反應(yīng)平衡與否無關(guān)，只要最初按系數(shù)比加入A和B，A和B的轉(zhuǎn)化率就相同，B項(xiàng)錯(cuò)誤；此反應(yīng)A(g) + 3B(g) 2C(g) + D（s）是一個(gè)氣體系數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng)，則容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變或混合氣體的密度保持不變均可使此反應(yīng)達(dá)到平衡，C、D正確；答案選CD。

（3）①在一定溫度下，向容積不變（始終為10L）的密閉容器中加入2 mol N2、8 mol H2 及固體催化劑。10分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)槠鹗嫉?0％，根據(jù)三段式解答：

N2 (g)+ 3H2(g)2NH3(g) △H<0

起始物質(zhì)的量(mol) 2 8 0

變化物質(zhì)的量(mol) n 3n 2n

平衡物質(zhì)的量(mol) 2-n 8-3n 2n 2-n+8-3n+2n=10×0.8，解答n=1

此時(shí)氨氣的體積分?jǐn)?shù)為：2÷8×100%=25%，用氮?dú)獗硎镜姆磻?yīng)速率為：1mol÷(10L×10min)= 0.01mol/(Lmin)。

②保持①中的溫度和容積不變，設(shè)a、b、c分別代表初始加入的N2、H2、NH3的物質(zhì)的量，若反應(yīng)達(dá)平衡后，混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)與①中的相同，說明此時(shí)建立的平衡與原平衡等效，根據(jù)等效平衡建立的規(guī)律，將3mol氨氣全部反應(yīng)成氮?dú)夂蜌錃猓�生�?.5mol氮?dú)夂?.5mol氫氣，b=8-4.5=3.5，根據(jù)上述反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)氫氣為5mol可知，在此情況下反應(yīng)起始時(shí)將向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。

③A．4molNH3相當(dāng)于2mol氮?dú)夂?mol氫氣混合，也相當(dāng)于在氮?dú)?mol、氫氣8mol的基礎(chǔ)上減少氫氣的物質(zhì)的量，平衡逆向移動(dòng)，氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率減��；B．1.5molN2、7.5molH2和1molNH3相當(dāng)于2mol氮?dú)夂?mol氫氣，也相當(dāng)于在2mol氮?dú)狻?mol氫氣的基礎(chǔ)上增加1mol氫氣，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大；C．1molN2、5molH2和2molNH3相當(dāng)于2mol氮?dú)狻?mol氫氣，與原平衡是等效平衡，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率不變；D．1molN2、6molH2和2molNH3相當(dāng)于2mol氮?dú)夂?mol氫氣，也相當(dāng)于在2mol氮?dú)狻?mol氫氣的基礎(chǔ)上增加1mol氫氣，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大；答案選BD。

（4）①負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲烷在負(fù)極放電生成碳酸根離子，負(fù)極電極反應(yīng)式為CH4-8e－+10OH－= CO32－+7H2O；

②參與反應(yīng)的氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為8960mL，物質(zhì)的量為8.96L/22.4L/mol =0.4mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成二氧化碳為(0.4mol×4 )/8 =0.2mol，n（NaOH）=0.1L×3.0molL-1=0.3mol，n（NaOH）：n（CO2）=0.3mol：0.2mol=3：2，介于1：1與2：1之間，生成碳酸鉀、碳酸氫鉀，令碳酸鉀、碳酸氫鉀的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則x+y=0.2，2x+y=0.3，解得x=0.1，y=0.1，溶液中碳酸根水解，碳酸氫根的水解大于電離，溶液呈堿性，c（OH-）＞c（H+），碳酸根的水解程度大于碳酸氫根，c（HCO3-）＞c（CO32-），鉀離子濃度最大，水解程度不大，碳酸根濃度遠(yuǎn)大于氫氧根離子，c（K+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）。