Question

【題目】煤化工是以煤為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)過(guò)程。

(1)將水蒸氣通過(guò)紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣，反應(yīng)為：C(S) + H2O(g)CO(g) + H2(g) △H = + 131.3 kJ·mol－1一定溫度下，在一個(gè)容積可變的容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，能確定該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_______________ (填標(biāo)號(hào))。

A．容器中的壓強(qiáng)不變

B．1mol H—H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2mol H—O鍵

C．v正(H2O) = v逆(H2O)

D．c(CO) = c(H2)

(2)一定條件下，利用CO與H2。反應(yīng)可制得甲醇：CO(g) +2H2(g) CH3OH (g)圖1表示該反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中的能量變化，圖2表示一定溫度下，在體積為2L的密閉容器中加入4 molH2和一定量的CO后，CO和CH3OH的濃度隨時(shí)間變化情況。

①根據(jù)圖l，寫(xiě)出在該條件下CO制備甲醇?xì)怏w的熱化學(xué)方程式：___________。

②根據(jù)圖2，計(jì)算該溫度下反應(yīng)CO(g) + 2H2(g) CH3OH (g)的平衡常數(shù)為____。

③以甲醇為燃料的新型燃料電池，正極通入O2，負(fù)極通入CH3OH，在KOH溶液中CH3OH與O2作用生成H2O和K2CO3 。 寫(xiě)出正極的電極反應(yīng)式____________；放電時(shí)，OH－移向電池的_________(填“正”或“負(fù)")極。

(3)氯化銨溶液因NH4+離子水解使溶液呈______性，要使氯化銨溶液變?yōu)橹行杂植灰�入新雜質(zhì)應(yīng)選用_________(填“鹽酸”或“氨水"或“氫氧化鈉")。

(4)現(xiàn)有25℃時(shí)，pH=13的Ba(OH )2溶液。求：

① 該Ba(OH)2溶液中OH－的物質(zhì)的量濃度為_____________________。

② 該Ba(OH)2溶液的物質(zhì)的量濃度為_____________________。

(5)用惰性電極電解Cu(NO3)2溶液時(shí)，如果陰極上有1.92g銅析出，則陽(yáng)極上產(chǎn)生氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)約為____________L。

Answer 1

【答案】B C CO(g) + 2H2(g) CH3OH (g) △H1 ＝91 kJ·mol－1 12 O2 + 2H2O + 4e－= 4 OH－ 負(fù) 酸 氨水 1×10－1mol·L－1或 0.1mol·L－1 5×10－2mol·L－1或 0.05mol·L－1 0.336

【解析】

（1）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度、含量等不再發(fā)生變化，以及由此衍生的其它量不變，可由此進(jìn)行判斷；

（2）①依據(jù)圖象1結(jié)合熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方法，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)反應(yīng)的焓變寫(xiě)出；

②計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)等于生成的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積可求得平衡常數(shù)；

③正極氧氣得電子，原電池放電時(shí)OH－移向負(fù)極；

（3）根據(jù)銨根離子水解方程式回答；

（4）pH=13的Ba（OH）2溶液中c（OH－）= mol·L－1=0.1mol·L－1，

根據(jù)原子守恒得c[Ba（OH）2]= c（OH－）；

（1）C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ?mol－1，反應(yīng)是氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，

a．一定溫度下，在一個(gè)容積可變的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的物質(zhì)的量增加，壓強(qiáng)增大，保持恒壓，容器中的壓強(qiáng)始終不變，不能說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤；

b．1 molH-H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2mol H-O鍵，斷裂2mol H-O鍵同時(shí)生成l molH-H鍵，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故b正確．

c．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，v正（CO）=v逆（H2O），說(shuō)明水的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；

d．根據(jù)反應(yīng)可知，自始至終c（CO）=c（H2），不能說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故d錯(cuò)誤；

故選bc；

（2）①根據(jù)上圖1在該條件下CO制備甲醇的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-91KJ·mol－1；

②根據(jù)平衡時(shí)CO的濃度為0.25mol·L－1可知，反應(yīng)消耗的H2物質(zhì)的量為2×2L×0.75mol·L－1=3mol，則平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量濃度為0.5mol·L－1，甲醇平衡濃度=0.75mol·L－1，根據(jù)平衡常數(shù)等于生成的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積可得，K==12L2·mol－2；

③以甲醇為燃料的新型燃料電池，正極通入O2，負(fù)極通入CH3OH，在KOH溶液中CH3OH與O2作用生成H2O和K2CO3 。 正極的電極反應(yīng)式O2 + 2H2O + 4e－= 4 OH－；放電時(shí)，OH－移向電池的負(fù)極。

（3）氯化銨溶液因NH4+離子水解，NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋，使溶液呈酸性，要使氯化銨溶液變?yōu)橹行杂植灰�入新雜質(zhì)應(yīng)選用氨水。

（4）①pH=13的Ba（OH）2溶液中c（OH－）= mol·L－1=0.1mol·L－1，

②根據(jù)原子守恒得c[Ba（OH）2]= c（OH－）=0.05ol·L－1，；

（5）根據(jù)2Cu(NO3)2＋2H2O=2Cu＋O2↑＋4HNO3，得關(guān)系式：

V=0.336L。