Question

（2011?金臺區(qū)模擬）I、圖1各物質(zhì)是中學(xué)化學(xué)中常見的物質(zhì)，甲、乙均是離子化合物，且陰、陽離子個數(shù)比為1：1．甲是發(fā)酵粉的主要成分，乙是一種常用的化肥．B、D常溫常壓下是氣體．請回答下列問題：

（1）甲的俗名是

小蘇打

．
（2）A、D物質(zhì)的水溶液分別滴入酚酞試液后，溶液均顯紅色，說明溶液均顯

堿性

性，其原理是否相同？請用必要的文字加以解釋并寫出離子方程式：

不同，A溶液顯堿性是因為碳酸根離子發(fā)生水解，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，D溶液顯堿性是因為：NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-

．
（3）向飽和氯化鈉溶液中通入氣體D至飽和后，再通入足量的氣體B可制得物質(zhì)甲，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaCO₃+NH₄Cl

．
II、甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）→CH₃OH（g）．
（1）分析該反應(yīng)并回答下列問題：
①平衡常數(shù)表達式為K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

．
②下列各項中，不能夠說明該反應(yīng)已達到平衡的是

d

（填序號）．
a．恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化
b．一定條件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等
c．一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變
d．一定條件下，單位時間內(nèi)消耗2mol CO，同時生成1mol CH₃OH
（2）圖2是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線．

①該反應(yīng)的焓變△H

＜

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②T₁和T₂溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K₁

＞

K₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
③若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是

b

．
a．升高溫度
b．將CH₃OH（g）從體系中分離
c．使用合適的催化劑d．充入He，使體系總壓強增大
（3）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ?mol^-1
則CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=

b-a-4c

2

kJ?mol^-1．
（4）2009年10月，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動式電堆．甲醇燃料電池的工作原理如圖3所示．
①該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為

CH₃OH

，c口通入的物質(zhì)為

O₂

．
②該電池正極的電極反應(yīng)式為：

O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O

．

Answer 1

分析：I、甲、乙均是離子化合物，且陰、陽離子個數(shù)比為1：1．甲是發(fā)酵粉的主要成分，乙是一種常用的化肥，B、D常溫常壓下是氣體，甲分解生成A、B、C，則甲為NaHCO₃，A為Na₂CO₃，D溶液顯堿性，則D為氨氣，所以乙為NH₄HCO₃，以此來解答；
II、（1）①平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；
②根據(jù)平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來分析；
（2）①由圖可知，先達到平衡的溫度大，溫度高時CO的轉(zhuǎn)化率低，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
②根據(jù)平衡常數(shù)表達式及溫度對平衡的影響來分析；
③增加甲醇產(chǎn)率，即化學(xué)平衡正向移動；
（3）根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱；
（4）由圖中質(zhì)子的移動方向可知，a為負極，b為正極，結(jié)合甲醇燃燒的反應(yīng)中元素的化合價變化來解答．

解答：解：I、甲、乙均是離子化合物，且陰、陽離子個數(shù)比為1：1．甲是發(fā)酵粉的主要成分，乙是一種常用的化肥，B、D常溫常壓下是氣體，甲分解生成A、B、C，則甲為NaHCO₃，A為Na₂CO₃，D溶液顯堿性，則D為氨氣，所以乙為NH₄HCO₃，
（1）甲為碳酸氫鈉，其俗名為小蘇打，故答案為：小蘇打；
（2）A為碳酸鈉，碳酸根離子水解使溶液顯堿性，水解反應(yīng)為CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，D為氨氣，水溶液中一水合氨電離使溶液顯堿性，電離為NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，
故答案為：堿性；不同，A溶液顯堿性是因為碳酸根離子發(fā)生水解，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，D溶液顯堿性是因為：NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-；
（3）向飽和氯化鈉溶液中通入氣體D至飽和后，再通入足量的氣體B可制得物質(zhì)甲，反應(yīng)為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaCO₃+NH₄Cl，故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaCO₃+NH₄Cl；
II、（1）①平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，則K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

，故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

；
②a．恒溫、恒容條件下，該反應(yīng)為反應(yīng)前后體積不等的反應(yīng)，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化，即達到平衡狀態(tài)，故a不選；
b．一定條件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等，正逆反應(yīng)速率相等，即達到平衡狀態(tài)，故b不選；
c．一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變，達到平衡狀態(tài)，故c不選；
d．一定條件下，單位時間內(nèi)消耗2mol CO，同時生成1mol CH₃OH，為正反應(yīng)方向的關(guān)系，不能確定正逆反應(yīng)速率的關(guān)系，所以不能確定達到平衡狀態(tài)，故d選；
故答案為：d；
（2）①由圖可知，T₂先達到平衡，溫度大，溫度高時CO的轉(zhuǎn)化率低，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以△H＜0，故答案為：＜；
②由K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

，升高溫度平衡逆向移動，則升高溫度K減小，T₁＜T₂，所以K₁＞K₂，故答案為：＞；
③增加甲醇產(chǎn)率，即化學(xué)平衡正向移動，則
a．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動，故a不選；
b．將CH₃OH（g）從體系中分離，平衡正向移動，可提高甲醇的產(chǎn)率，故b選；
c．使用合適的催化劑，對化學(xué)平衡移動無影響，不能提高產(chǎn)率，故c不選；
d．充入He，使體系總壓強增大，反應(yīng)體系中物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動，不能提高產(chǎn)率，故d不選；
故答案為：b；
（3）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1，
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1，
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律可知，則

①-②+③×4

2

可得CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=

(-a)-(-b)+(-c)×4

2

kJ/mol=

b-a-4c

2

kJ/mol，
故答案為：

b-a-4c

2

kJ/mol；
（4）由圖中質(zhì)子的移動方向可知，a為負極，b為正極，在2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O中C元素的化合價升高，氧氣中氧元素的化合價降低，則甲醇為負極，氧氣為正極，
①該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為CH₃OH，c口通入的物質(zhì)為O₂，故答案為：CH₃OH；O₂；
②正極中氧氣得電子，正極反應(yīng)為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

點評：本題考查無機物的推斷，化學(xué)平衡、原電池、鹽類水解、反應(yīng)熱的計算等多個知識點，綜合性較大，注重對高考�？伎疾辄c的考查，整體題目難度不大．