Question

【題目】煤化工是以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產品的工業過程。

(1)將水蒸氣通過紅熱的碳即可產生水煤氣，反應為：C(S) + H2O(g)CO(g) + H2(g) △H = + 131.3 kJ·mol－1一定溫度下，在一個容積可變的容器中，發生上述反應，能確定該反應達到化學平衡狀態的是_______________ (填標號)。

A．容器中的壓強不變

B．1mol H—H鍵斷裂的同時斷裂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。反應可制得甲醇：CO(g) +2H2(g) CH3OH (g)圖1表示該反應進行過程中的能量變化，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的濃度隨時間變化情況。

①根據圖l，寫出在該條件下CO制備甲醇氣體的熱化學方程式：___________。

②根據圖2，計算該溫度下反應CO(g) + 2H2(g) CH3OH (g)的平衡常數為____。

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

(3)氯化銨溶液因NH4+離子水解使溶液呈______性，要使氯化銨溶液變為中性又不引入新雜質應選用_________(填“鹽酸”或“氨水"或“氫氧化鈉")。

(4)現有25℃時，pH=13的Ba(OH )2溶液。求：

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

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

(5)用惰性電極電解Cu(NO3)2溶液時，如果陰極上有1.92g銅析出，則陽極上產生氣體的體積(標準狀況下)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 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）反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，平衡時各種物質的物質的量、濃度、含量等不再發生變化，以及由此衍生的其它量不變，可由此進行判斷；

（2）①依據圖象1結合熱化學方程式書寫方法，標注物質聚集狀態和對應反應的焓變寫出；

②計算出平衡時各物質的平衡濃度，根據平衡常數等于生成的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積可求得平衡常數；

③正極氧氣得電子，原電池放電時OH－移向負極；

（3）根據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，反應是氣體體積增大的吸熱反應，

a．一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中發生上述反應，反應前后氣體的物質的量發生變化，隨反應進行氣體的物質的量增加，壓強增大，保持恒壓，容器中的壓強始終不變，不能說明反應到達平衡，故a錯誤；

b．1 molH-H鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O鍵，斷裂2mol H-O鍵同時生成l molH-H鍵，說明反應到達平衡，故b正確．

c．反應速率之比等于化學方程式計量數之比，v正（CO）=v逆（H2O），說明水的正反應速率和逆反應速率相同，反應達到平衡狀態，故c正確；

d．根據反應可知，自始至終c（CO）=c（H2），不能說明反應到達平衡，故d錯誤；

故選bc；

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

②根據平衡時CO的濃度為0.25mol·L－1可知，反應消耗的H2物質的量為2×2L×0.75mol·L－1=3mol，則平衡時H2的物質的量濃度為0.5mol·L－1，甲醇平衡濃度=0.75mol·L－1，根據平衡常數等于生成的濃度冪之積除以反應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 。 正極的電極反應式O2 + 2H2O + 4e－= 4 OH－；放電時，OH－移向電池的負極。

（3）氯化銨溶液因NH4+離子水解，NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋，使溶液呈酸性，要使氯化銨溶液變為中性又不引入新雜質應選用氨水。

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

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

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

V=0.336L。