Question

（14分）運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理分析解答以下問題

（1）已知： ①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △Hl= －91kJ·mol－l

②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2= －24 kJ·mol－l ③CO(g) +H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H3= －41 kJ·mol－l

且三個反應(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= .

化學(xué)平衡常數(shù)K= （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)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)是 。

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）氨氣溶于水得到氨水。在25℃下，將x mol．L－l的氨水與y mol．L－1的鹽酸等體積混合，反應(yīng)后溶液顯中性，則c(NH4+)____c（Cl－）（填“>”、“<”、“=”）；用含x和y的代數(shù)式表示出氨水的電離平衡常數(shù) .

（4）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 （填“酸性”、“中性”、“堿性”），

寫出正極的電極反應(yīng)方程式 .

 

Answer 1

（每空2分，共14分）

(1)-247KJ·mol－１　　　K12·K2·K3

(2)a·c

(3) = K= mol·L-1

(4)堿性 O2+2H2O+4e－＝4OH－

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律得3CO(g) +3H2(g) CH3OCH3(g) +CO2(g) △H=①×2+②+③=△Hl×2+△H2+△H3=-247KJ·mol－１，平衡常數(shù)K= K12·K2·K3

（2）a、容器體積固定，3CO(g) +3H2(g) CH3OCH3(g) +CO2(g)是反應(yīng)前后氣體壓強(qiáng)發(fā)生改變的可逆反應(yīng)，所以體系壓強(qiáng)保持不變時達(dá)平衡狀態(tài)，正確；b、容器體積固定，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，得氣體的密度始終不變，所以不能作為平衡狀態(tài)到達(dá)的標(biāo)志，錯誤；c、反應(yīng)開始時，CO和H2的物質(zhì)的量一直減少，當(dāng)CO和H2的物質(zhì)的量保持不變，不再減少時證明已達(dá)平衡狀態(tài)，正確；d、CO的消耗速率任何狀態(tài)都不等于CO2的生成速率，錯誤，答案選ac；

（3）根據(jù)電荷守恒定律，鹽酸與氨水混合后的溶液顯中性，則c(H＋)=c（OH－），c(Cl-)+ c（OH－）=c(NH4+)+c(H＋)，所以c(Cl-)=c(NH4+)；在25℃下，中性溶液中c(H＋)= c（OH－）=1×10-7mol/L，若鹽酸與氨水的濃度相等，則等體積混合后生成氯化銨溶液顯酸性，而實(shí)際溶液顯中性，說明氨水的濃度大于鹽酸的濃度，氨水過量，設(shè)二者的體積均為1L，與鹽酸反應(yīng)完剩余氨水的物質(zhì)的量（x-y）mol，一水合氨的濃度為（x-y）/2mol/L，c(NH4+)=c(Cl-)=y/2mol/L，則氨水的電離平衡常數(shù)K= c（OH－）c(NH4+)/ c(NH3·H2O)= 1×10-7mol/L×y/2mol/L/（x-y）/2mol/L= mol·L-1，

（4）根據(jù)電池反應(yīng)式為：4NH3+3O2 =2N2+6H2O，判斷氨氣發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，氨氣失電子成為氮?dú)夂蜌潆x子，所以電解質(zhì)溶液應(yīng)顯堿性，產(chǎn)物中才能生成水；因為電解質(zhì)溶液為堿性，所以正極是氧氣的還原反應(yīng)，氧氣得電子與水結(jié)合生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e－＝4OH－

考點(diǎn)：考查蓋斯定律的應(yīng)用 ，化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，化學(xué)平衡常數(shù)的計算，原電池反應(yīng)原理的應(yīng)用