Question

2．運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理分析解答以下問(wèn)題
（1）已知：①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H_l=-91kJ•mol^-l
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24kJ•mol^-l
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41kJ•mol^-l
且三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)依次為K₁、K₂、K₃
則反應(yīng) 3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ•mol^-1．
化學(xué)平衡常數(shù)K=K₁²•K₂•K₃（用含K₁、K₂、K₃的代數(shù)式表示）．
（2）一定條件下，若將體積比為1：2的CO和H₂氣體通入體積一定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)是ac．
a．體系壓強(qiáng)保持不變 
b．混合氣體密度保持不變
c．CO和H₂的物質(zhì)的量保持不變 
d．CO的消耗速度等于CO₂的生成速率
（3）科學(xué)家發(fā)明了使NH₃直接用于燃料電池的方法，其裝置用鉑黑作電極、加入電解質(zhì)溶液中，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入NH₃．其電池反應(yīng)式為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，電解質(zhì)溶液應(yīng)顯堿性（填“酸性”、“中性”、“堿性”），寫(xiě)出正極的電極反應(yīng)方程式O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

Answer 1

分析 （1）利用蓋斯定律，抵消中間產(chǎn)物，得到目的反應(yīng)，計(jì)算△H；平衡常數(shù)是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積得到；方程式相加時(shí)，總平衡常數(shù)等于分方程的平衡常數(shù)之積；
（2）反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，可由此進(jìn)行判斷；
（3）根據(jù)NH₃不能與電解質(zhì)反應(yīng)及正極得到電子化合價(jià)升高來(lái)分析．

解答 解：（1）利用蓋斯定律，反應(yīng)①×2+反應(yīng)②+反應(yīng)③，得到目的反應(yīng)，△H=-91kJ•mol^-1+（-24kJ•mol^-1）+（-41kJ•mol^-1）=-247kJ•mol^-1，
反應(yīng)①×2+反應(yīng)②+反應(yīng)③相加得總方程，則總方程的平衡常數(shù)等于分方程的平衡常數(shù)之積，即K=K₁²•K₂•K₃，
故答案為：-247kJ•mol^-1； K=K₁²•K₂•K₃；
（2）a、反應(yīng)前后氣體體積不同，當(dāng)壓強(qiáng)一定時(shí)，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故a正確；
b、$ρ=\frac{m}{V}$，體系體積一定，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量相同，密度始終不變，不能判斷是否平衡，故b錯(cuò)誤；
c、CO和H₂的物質(zhì)的量保持不變，則其他各物質(zhì)濃度亦保持不變，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故c正確；
d、CO的消耗速率等于CO₂的生成速率，均為正反應(yīng)方向，不能判斷是否平衡，故d錯(cuò)誤；
故選ac；
（3）因NH₃能與水反應(yīng)，所以溶液呈堿性，因正極得到電子化合價(jià)升高，所以電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：堿性；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查平衡常數(shù)的意義、電化學(xué)原理、蓋斯定律等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生運(yùn)用化學(xué)原理解答問(wèn)題能力，易錯(cuò)點(diǎn)是化學(xué)平衡狀態(tài)判斷，只有反應(yīng)前后改變的物理量才能作為化學(xué)平衡狀態(tài)判斷依據(jù)．