Question

Ⅰ、CO和H₂的混合氣體俗稱合成氣，是一種重要的工業(yè)原料氣，焦炭、天然氣（主要成分為CH₄）、重油、煤在高溫下均可與水蒸氣反應(yīng)制得合成氣．
（1）已知某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為：K=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

，它所對應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
（2）向體積為2L的密閉容器中充入CH₄和H₂O（g）組成的混合氣（共1mol），在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，并達到平衡狀態(tài)，測得溫度、壓強、投料比X〔

n(CH4)

n(H2O)

）對該反應(yīng)的影響如圖所示．

①圖1中的兩條曲線所示投料比的關(guān)系X₂

 

 X₁（填“=”“＞”或“＜”下同）
②圖2中兩條曲線所示的壓強比的關(guān)系：P₂

 

P₁
（3）以CH₄、O₂為原料可設(shè)計成燃料電池：
①設(shè)裝置中盛有150.0mL 1.0mol/L KOH溶液，放電時參與反應(yīng)的氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L，放電過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

．
②以H₂SO₄溶液代替KOH溶液為電解質(zhì)溶液，則燃料電池的負極反應(yīng)式為：

 

．
Ⅱ、（1）有一種用CO₂生產(chǎn)甲醇燃料的方法：
已知：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1；
CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H=-b kJ?mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-c kJ?mol^-1；
H₂O（g）═H₂O（l）△H=-d kJ?mol^-1，
則表示CH₃OH（l）燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：

 

．
（2）已知某溫度下Mg（ OH）₂的Ksp=6.4xl0^-12，當(dāng)溶液中c（Mg²⁺）≤1.0×10 ^-5mol?L^-1可視為沉淀完全，則應(yīng)保持溶液中c（OH^-）≥

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,熱化學(xué)方程式,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理,化學(xué)平衡建立的過程,產(chǎn)物的百分含量隨濃度、時間的變化曲線,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：基本概念與基本理論

分析：Ⅰ（1）化學(xué)平衡常數(shù)指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時，各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫方程式；
（2）①碳水比

n(CH4)

n(H2O)

值越大，平衡時甲烷的轉(zhuǎn)化率越低，含量越高；
②根據(jù)壓強對平衡移動影響，結(jié)合圖象分析解答；
（3）①計算氧氣的物質(zhì)的量，求電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量；
②依據(jù)原電池的原理分析判斷，失電子的做負極發(fā)生氧化反應(yīng)，注意電解質(zhì)溶液是酸溶液；
Ⅱ（1）根據(jù)蓋斯定律，由于已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)，進行相應(yīng)的計算；
（2）依據(jù)沉淀溶解平衡存在的溶度積常數(shù)計算得到；

解答： 解：Ⅰ、（1）平衡表達式為：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)計量數(shù)分別為1、1、1，根據(jù)元素守恒，故另一反應(yīng)物為固體C，反應(yīng)中它所對應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），
故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）；
①碳水比

n(CH4)

n(H2O)

值越大，平衡時甲烷的轉(zhuǎn)化率越低，含量越高，故x₂＜x₁，故答案為：＜；
②該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡時甲烷的含量增大，故p₂＜p₁，故答案為：＜；
（3）①參與反應(yīng)的氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為4.48L，物質(zhì)的量為

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，氫轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol×4=0.8mol，故答案為：0.8mol；
②以H₂SO₄溶液代替KOH溶液為電解質(zhì)溶液，失電子的做負極發(fā)生氧化反應(yīng)，CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺，故答案為：CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺；
Ⅱ、（1）已知①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1；
②CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H=-b kJ?mol^-1；
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-c kJ?mol^-1；
④H₂O（g）═H₂O（l）△H=-d kJ?mol^-1，
由蓋斯定律，（-①×2-②×2+③×3+④×4）÷2得CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO2（g）+2H₂O（l），故△H=（a+b-

3

2

c-2d） kJ∕mol，
故答案為：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO2（g）+2H₂O（l），故△H=（a+b-

3

2

c-2d） kJ∕mol；
（2）Mg（OH）₂的Ksp=6.4×10^-12，當(dāng)溶液中c（Mg²⁺）≤1.0×10^-5mol?L^-1可視為沉淀完全，則Ksp=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=6.4×10^-12 ，c（OH^-）≥8×10^-4mol/L，故答案為：8×10^-4．

點評：本題綜合性較大，涉及化學(xué)平衡圖象、化學(xué)平衡的影響因素、化學(xué)平衡計算、原電池、化學(xué)計算、離子濃度比較等，為高考常見題型，注意把握化學(xué)平衡的影響因素以及圖象、數(shù)據(jù)的分析能力的培養(yǎng)，題目難度較大．