Question

5．化學基本概念及原理在化學反應中應用廣泛．
（1）甲醇是重要的化工原料．利用合成氣（主要成分為CO、CO₂和H₂）在催化劑的作用下合成甲醇，反應如下：
①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁     K₁
②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂     K₂
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₃     K₃
已知相關的化學鍵鍵能（E）數(shù)據(jù)如表：

化學鍵	H-H	C-O	C=O	H-O	C-H
E/（kJ•mol-1）	436	343	745	465	413

已知△H₂=+41kJ•mol^-1，則△H₃=-220kJ•mol^-1；平衡常數(shù)K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$（用K₁、K₂表示）．
（2）NaAlH₄是重要的還原劑和儲氫材料．可由甲合成NaAlH₄，加熱7.20g甲至完全分解，得到金屬鈉和3.36L（標準狀況）的H₂．

①A的電子式為Na⁺[：H]^-；反應③的化學方程式為NaH+H₂O=H₂↑+NaOH．
②NaAlH₄在催化劑作用下釋放氫時生成Na₃AlH₆和兩種單質，則該反應的化學方程式為3NaAlH₄=Na₃AlH₆+3H₂↑+2Al．
③為制備甲并檢驗其是否純凈，某同學設計方案：用惰性氣體趕盡反應體系中的空氣，將鋅和稀硫酸反應后的氣體經(jīng)濃硫酸干燥，再與金屬鈉反應，得到固體物質；取該固體物質與水反應，產(chǎn)生H₂，證明固體物質一定是純凈的．該同學設計的方案是否合理并說明理由不合理，Na和NaH都能與水反應生成H₂．

Answer 1

分析 （1）反應熱等于反應物鍵能與生成物鍵能之差；結合蓋斯定律確定反應熱以及平衡常數(shù)的關系；
（2）金屬鈉和氫氣反應生成甲為NaH，NaH與水反應生成B為NaOH，與氯化鋁反應生成NaAlH₄、NaCl，A為NaCl，C為NaAlO₂，以此解答該題．

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知△H₁=（2×745+3×436）-（3×413+343+465+2×465）kJ•mol^-1=-179kJ•mol^-1，又△H₂=+41kJ•mol^-1，則△H₃=△H₁-△H₂=-220kJ•mol^-1，反應①-②可得反應③，則K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$，
故答案為：-220；$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；
（2）①A為NaH，電子式為Na⁺[：H]^-，NaH和水反應生成NaOH和氫氣，方程式為NaH+H₂O=H₂↑+NaOH，故答案為：Na⁺[：H]^-；NaH+H₂O=H₂↑+NaOH；
②NaAlH₄在催化劑作用下釋放氫時生成Na₃AlH₆和兩種單質，兩種單質分別為氫氣和鋁，則該反應的化學方程式為3NaAlH₄=Na₃AlH₆+3H₂↑+2Al，
故答案為：3NaAlH₄=Na₃AlH₆+3H₂↑+2Al；
③由于Na和NaH都能與水反應生成H₂，則結論不合理，故答案為：不合理，Na和NaH都能與水反應生成H₂．

點評 本題主要考查較為綜合，涉及反應熱與焓變、平衡常數(shù)以及無機物的推斷，為高考常見題型，側重考查學生的分析能力和計算能力，題目偏重考查常見元素以及其化合物的知識，綜合性較強，難度較大．