Question

【題目】能源開發(fā)和利用是科學研究的熱點課題。

（1）幾個有關(guān)CO的熱化學方程式如下：

I CO(g)+2H2(g)CH3 OH(g) △H1

Ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2

Ⅲ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3

則3CO(g)+3H2(g)CH2OCH3(g)+CO2(g) △H=___________(用△H1、△H2、△H3表示)。

（2）在1L恒容密閉容器中充入一定量CH3OH發(fā)生反應：CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H測得CH3OH的濃度與溫度關(guān)系如圖所示：

①T1___________T2；△H___________0(填“＞”“＜”或“=”)。

②在T1時達到平衡后，再向容器中充入少量甲醇蒸氣，CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率___________(填“增大”“減小”或“不變”)。

（3）工業(yè)上，利用水煤氣合成CH3OH的反應表示為：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H=－91.0kJ·mol－1。向1L的恒容密閉容器中加入0.1molH2和0.05 mol CO在一定溫度下發(fā)生上述反應，10min后反應達到平衡狀態(tài)，測得放出的熱量為3.64kJ

①從反應開始恰好到平衡狀態(tài)，H2的平均反應速率v(H2)=______________________。

②在溫度不變條件下，上述反應達到平衡后再向容器中充入0.01molH2和0.05molCH3OH(g)時，CH3OH的正反應速率___________CH3OH的逆反應速率(填“大于”“小于”或“等于”)。

（4）氨氣是重要化工原料，也可以作能源。常溫下，將c1mol·L－1氨水和c2mol·L－1鹽酸等體積混合，得到溶液中c(NH4+)=c(Cl－)。在該溶液中離子濃度大小排序為___________。常溫下，NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=___________(用含c1、c2字母的式子表示)

（5）肼(N2H4)一空氣燃料電池中氧化產(chǎn)物對環(huán)境友好。裝置如圖所示。

已知：電流由Y極經(jīng)外電路流向X極，下列有關(guān)說法正確的是___________(填代號)

A.放電過程中，OH－向Ⅹ極遷移

B.放電過程中，Y極區(qū)電解質(zhì)溶液的pH減小

C.X極的電極反應式為N2H4－4e－=N2↑+4H+

D.電路上轉(zhuǎn)移2mol電子時至少消耗11.2LO2

Answer 1

【答案】2△H1+△H2+△H3。 > ＜ 減小 0.008mol/(Lmin) 等于 c(NH4+)=c(Cl－)>c(H+)=c(OH-) A

【解析】

（1）從題給的三個反應式與總式3CO(g)+3H2(g)CH2OCH3(g)+CO2(g)對比來看：

CO(g)+2H2(g)CH3 OH(g) △H1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3

第2式中的二甲醚的計量數(shù)與總式同，所以二者不用調(diào)整，直接加入，第1式要乘以2，以消去總式中沒有的甲醇，第3式中CO2與總式中同在右側(cè)，第3式直接加入，所以有△H=2△H1+△H2+△H3。

（2）①橫軸表示時間，則“先拐先平”數(shù)值大，溫度越高反應速率越快，所以溫度T1＞T2；T1相對于T2是升溫，升溫時反應物甲醇的量增加，說明正向是放熱的，所以△H＜0。

②在T1時達到平衡后，再向容器中充入少量甲醇蒸氣，CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率減小。在恒容下充入甲醇，相當于對CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)體系加壓，加壓平衡將左移，甲醇的轉(zhuǎn)化率將減小。

（3）①10min后反應達到平衡狀態(tài)，測得放出的熱量為3.64kJ，說明反應的H2為0.08mol，所以H2的濃度改變量為0.08mol/L，所以從反應開始恰好到平衡狀態(tài)，H2的平均反應速率v(H2)=0.008mol/(Lmin)。

②在溫度不變條件下，先根據(jù)題給信息求出此溫度下的平衡常數(shù)K:

2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)

初始 0.1 0.05 0

變化 0.08 0.04 0.04

平衡 0.02 0.01 0.04

體積為1L，所以，反應達到平衡后再向容器中充入0.01molH2和0.05molCH3OH(g)時，此時，此時CH3OH的正反應速率仍等于CH3OH的逆反應速率。

（4）常溫下，將c1mol·L－1氨水和c2mol·L－1鹽酸等體積混合，得到溶液中c(NH4+)=c(Cl－)，可知該溶液為中性，c(H+)=c(OH-)，所以在該溶液中離子濃度大小排序為c(NH4+)=c(Cl－)>c(H+)=c(OH-)。常溫下，NH3·H2O的電離平衡為：NH3H2ONH4++OH-,電離常數(shù)，此時c(NH4+)=c(Cl-)=mol/L，c(OH-)=10-7mol/L，c(NH3H2O)=,代入得：。

（5）電流由Y極經(jīng)外電路流向X極，說明X是負極，Y是正極。A項正確，放電時內(nèi)電路OH-移向負極；B項錯誤，放電時Y極發(fā)生反應：O2+4e-+2H2O=4OH-，因產(chǎn)生OH-而使其pH增大；C項錯誤，堿性介質(zhì)中不可能生成H+；D項錯誤，沒有指明氣體所處的狀況（為標準狀況則正確）。所以答案選A項。