Question

開發(fā)使用清潔能源，發(fā)展“低碳經(jīng)濟”正成為科學(xué)家研究的主要課題。氫氣、甲醇是優(yōu)質(zhì)的清潔燃料，可制作燃料電池。
（1）甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化法制H₂的主要轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下：
CH₄(g) + H₂O(g)CO(g) + 3H₂(g) △H=+206．2 kJ·mol^－1
CH₄(g) + 2H₂O(g)CO₂(g) + 4H₂(g) △H=+165．0 kJ·mol^－1
上述反應(yīng)所得原料氣中的CO能使合成氨的催化劑中毒，必須除去。工業(yè)上常采用催化劑存在下CO與水蒸氣反應(yīng)生成易除去的CO₂，同時可制得等體積的氫氣的方法。此反應(yīng)稱為一氧化碳變換反應(yīng)，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是       。
（2）生產(chǎn)甲醇的原料CO和H₂來源于：CH₄(g) + H₂O(g) CO(g) + 3H₂(g)  ΔH>0
①一定條件下CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖a。則A、B、C三點處對應(yīng)平衡常數(shù)（K_A、K_B、K_C）的大小關(guān)系為___________。(填“<”、“>”、“="”" )；

②100℃時，將1 mol CH₄和2 mol H₂O通入容積為1 L的定容密封容器中，發(fā)生反應(yīng)，能說明該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是__________
a．容器內(nèi)氣體密度恒定  
b．單位時間內(nèi)消耗0．1 mol CH₄同時生成0．3 mol H₂
c．容器的壓強恒定      
d．3v正(CH₄) = v逆(H₂)
（3）25℃時，在20mL0．1mol/L氫氟酸中加入VmL0．1mol/LNaOH溶液，測得混合溶液的pH變化曲線如圖所示，下列說法正確的是_____。

A．pH＝3的HF溶液和pH＝11的NaF溶液中， 由水電離出的c(H⁺)相等
B．①點時pH＝6，此時溶液中，c(F^－)－c(Na⁺)＝9．9×10^-7mol/L
C．②點時，溶液中的c(F^－)＝c(Na⁺)
D．③點時V＝20mL，此時溶液中c(Na⁺)＝0．1mol/L
（4）長期以來，一直認(rèn)為氟的含氧酸不存在。1971年美國科學(xué)家用氟氣通過細(xì)冰末時獲得HFO，其結(jié)構(gòu)式為H—O—F。HFO與水反應(yīng)得到HF和化合物A，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為                     。

Answer 1

（1） CO(g) + H₂O(g)CO₂(g) + H₂(g) △H=－41．2 kJ·mol^－1      （2分）
（2）① K_C = K_B >K_A     （2分）
② cd    （2分）
（3）BC   （2分）
（4）H₂O＋HFO=HF＋H₂O₂ （2分）

試題分析：（1） 先對已知熱化學(xué)方程式編號為①②，觀察發(fā)現(xiàn)②-①可得，CO(g) + H₂O(g)CO₂(g) + H₂(g) △H=－41．2 kJ·mol^－1；
（2）① 平衡常數(shù)指各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，所以B、C兩點是相同的溫度，所以K_C = K_B，然后A、B兩點相比，從A到B，甲烷的轉(zhuǎn)化率變大，說明向正向移動，化學(xué)平衡常數(shù)變大，所以K_B>K_A ，所以答案是K_C = K_B >K_A；
② 該容器的體積保持不變，根據(jù)質(zhì)量守恒定律知，反應(yīng)前后混合氣體的質(zhì)量不變，所以容器內(nèi)氣體的密度不變，所以不能表明達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故a錯誤；單位時間內(nèi)消耗0．1 mol CH₄同時生成0．3 mol H₂，都代表v_正，所以不能表明達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故b錯誤；隨反應(yīng)進行混合氣體總物質(zhì)的量增大，容器容積不變，壓強增大，當(dāng)容器的壓強恒定時，說明到達平衡，故c正確；3v正(CH₄) = v逆(H₂)，物質(zhì)的正逆速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，反應(yīng)到達平衡，故d正確，所以選cd；
（3）pH＝3的HF溶液，由水電離出的c(H⁺)＝＝10^-11mol·L^－1，pH＝11的NaF溶液中，由水電離出的c(H⁺)＝10^-14/10^-11＝10^-3mol·L^－1，A錯；①點時，根據(jù)電子守恒，c(OH^－)＋c(F^－)＝c(Na⁺)＋c(H^＋)，c(F^－)－c(Na⁺)＝c(H^＋)－c(OH^－)＝10^-6－＝9．9×10^-7mol/L，B對；根據(jù)電子守恒，c(OH^－)＋c(F^－)＝c(Na⁺)＋c(H^＋)，②點時pH=7，溶液中的c(H^＋)－c(OH^－)，所以c(F^－)＝c(Na⁺)，C對；③點時V＝20mL，此時溶液中c(Na⁺)＝＝0．05mol/L，所以選BC；
（4）電負(fù)性F＞O，故H-O-F中F元素表現(xiàn)-1價，與水反應(yīng)生成HF，發(fā)生水解反應(yīng)，可推知A為H-O-O-H，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：H₂O+HFO=HF+H₂O₂。