题目内容

7．研究表明丰富的CO2完全可以作为新碳源，解决当前应用最广泛的碳源（石油和天然气）到本世纪中叶将枯竭的危机，同时又可缓解由CO2累积所产生的温室效应，实现CO2的良性循环．
（1）目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸气和水蒸气．如图表示恒压容器中0.5molCO2和1.5molH2转化率达80%时的能量变化示意图．能判断该反应达到化学平衡状态的依据是bd．（填字母）
a．容器中压强不变　　　   b．H2的体积分数不变　　　
c．c（H2）=3c（CH3OH）　　d．容器中密度不变
e．2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂．
（2）将不同量的CO（g）和H2O分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
实验组温度
℃		起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/min[
COH2OH2CO
1650421.62.46
2900210.41.63
3900abcdt
①实验2条件下平衡常数K=$\frac{1}{6}$．
②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b的值0＜$\frac{a}{b}$＜1（填具体值或取值范围）．
③实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1 mol时，则此时v（正）＜v（逆）（填“＜”“＞”或“=”）．
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ•mol-1．
（4）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠溶液显酸性．常温下，向10mL　0.01mol/L H2C2O4溶液中滴加10mL0.01mol/L　NaOH溶液，比较溶液中各种离子浓度的大小关系c（Na+）＞c（HC2O4-）＞c（H+）＞c（C2O42-）＞c（OH-）．
（5）以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池，该电池的负极反应式为CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O．

分析 （1）发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），可逆反应到达平衡时，同一物质表示的正逆反应速率相等，各组分的浓度、含量不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡状态的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化，说明到达平衡；
（2）①利用三段式计算平衡时各组分物质的量，由于反应前后气体的体积不变，用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$计算；
②根据方程式可知，参加反应CO、水的物质的量相等，结合CO的转化率大于水蒸气的转化率判断；
③由于反应前后气体的体积不变，用物质的量代替浓度计算产生的浓度商Qc，与平衡常数相比，判断反应进行方向，进而判断v（正）、v（逆）的相对大小；
（3）根据盖斯定律，已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应热也进行相应的计算；
（4）草酸和氢氧化钠的物质的量相等，二者恰好反应生成NaHC2O4，草酸氢钠溶液显酸性，说明HC2O4-的电离程度大于其水解程度，由于氢离子来自水的电离和HC2O4-的电离，则c（H+）＞c（C2O42-），溶液中氢氧根离子浓度最小；
（5）原电池负极发生氧化反应，甲醚在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根与水．

解答 解：（1）发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），
a．反应在恒温恒压下，容器中压强始终不变，故a错误；　　
b．反应物H2的体积分数不变，反应到达平衡，故b正确；　
c．由于没有指明正、逆反应速率，c（H2）=3c（CH3OH）不能说明反应到达平衡，故c错误；　　
d．反应在恒温恒压下，随反应进行混合气体总物质的量减小，容器容积减小，混合气体总质量不变，混合气体密度增大，当容器中密度不变时，说明反应到达平衡，故d正确；
e．2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂，均表示正反应速率，反应始终按该比例进行，不能说明到达平衡，故e错误，
故选：bd；
（2）①CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），
开始（mol）：2       1        0       0
转化（mol）：0.4     0.4      0.4     0.4
平衡（mol）：1.6     0.6      0.4     0.4
由于反应前后气体的体积不变，用物质的量代替浓度计算平衡常数，故平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.4×0.4}{1.6×0.6}$=$\frac{1}{6}$，
故答案为：$\frac{1}{6}$；
②根据方程式可知，参加反应CO、水的物质的量相等，令其物质的量均为x，CO的转化率大于水蒸气的转化率，则$\frac{x}{a}$＞$\frac{x}{b}$，且a、b均不为0，整理得0＜$\frac{a}{b}$＜1，
故答案为：0＜$\frac{a}{b}$＜1；
③若900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1 mol时，此时浓度商Qc=$\frac{1×1}{1×1}$=1＜K=$\frac{1}{6}$，故反应向逆反应进行，则此时v（正）＜v（逆），
故答案为：＜；
（3）已知：①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
根据盖斯定律，$\frac{1}{2}$[①-②]+2×③得：CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l），则△H=$\frac{1}{2}$×[（-1275.6kJ•mol-1）-（-566.0kJ•mol-1）]+2×（-44.0kJ•mol-1）=-442.8kJ•mol-1，
故热化学方程式为：CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ•mol-1，
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ•mol-1；
（4）向10mL 0.01mol•L-1的H2C2O4溶液滴加10mL 0.01mol•L-1NaOH溶液，草酸与氢氧化钠恰好反应生成NaHC2O4，由于草酸氢钠溶液显示酸性，则HC2O4-的电离程度大于其水解程度，所以c（C2O42-）＞c（H2C2O4），由于氢离子来自水的电离和HC2O4-的电离，则c（H+）＞c（C2O42-），HC2O4-的水解程度较小，则c（HC2O4-）＞c（C2O42-），酸性条件下，水的电离程度远远小于HC2O4-的电离，故溶液中氢氧根离子浓度最小，所以溶液中各离子浓度大小为：c（Na+）＞c（HC2O4-）＞c（H+）＞c（C2O42-）＞c（OH-），
故答案为：c（Na+）＞c（HC2O4-）＞c（H+）＞c（C2O42-）＞c（OH-）；
（5）原电池负极发生氧化反应，甲醚在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根与水，故负极电极反应式为：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O，
故答案为：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O．

点评 本题属于拼合型题目，涉及化学平衡状态判断、化学平衡计算、平衡常数计算及应用、热化学方程式书写、离子浓度比较、原电池电极反应式书写等，化学平衡常数的计算及应用是近几年高考常考知识点，是学生综合能力的考查，难度中等．

练习册系列答案
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17．实验室用MnO2和浓盐酸制取氯气并验证氯气的部分性质，实验装置如下图所示．

（1）G装置名称分液漏斗．A装置的反应的化学方程式是MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O，还原剂与氧化剂的物质的量之比为2：1．
（2）实验开始几分钟后，D装置红布条是否褪色，否，（填“是”或“否”）E装置中观察到的现象是先变红后褪色．
（3）B装置的作用是除氯气中的氯化氢
（4）F装置后应再连接一个尾气处理装置，装置里加入NaOH溶液，尾气处理的离子反应方程式为Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O．
18．下列关于有机物性质的说法正确的是（　　）
A．乙烯和甲烷在一定条件下都可以与氯气反应
B．乙烯和聚乙烯都能使溴的四氯化碳溶液褪色
C．乙烯和苯都能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．乙烯和乙烷都可以与氢气发生加成反应
15．有X、Y、Z三种元素，X元素一种原子的质量数是24，中子数是13，Y元素原子核内无中子，Z元素原子核内有8个质子．
（1）写出Z元素的元素符号O．
（2）写出X、Y、Z三种元素组成的化合物在水中的电离方程式NaOH=Na++OH-．
（3）画出X元素的简单离子结构示意图及核素符号；1124Na．
（4）化合物X2FeZ4是一种绿色消毒剂、净水剂，在整个对水的消毒和净化过程中，不产生任何对人体有害的物质．X2FeZ4消毒净水原理是+6价铁具有强氧化性（填“氧化性”或“还原性”），可以消毒杀菌；其还原产物（填“氧化产物”或“还原产物”）Fe3+水解产生的Fe（OH）3胶体可以吸附水中悬浮物并凝聚沉降． 有时胶体和溶液外观上难以区别，可用丁达尔效应实验加以区别．
2．某研究性学习小组为了探究醋酸的电离情况，进行了如下实验．
实验一  配制并标定醋酸溶液的浓度取冰醋酸配制250mL 0.2mol•L-1的醋酸溶液，用0.2mol•L-1的醋酸溶液稀释成所需浓度的溶液，再用NaOH标准溶液对所配醋酸溶液的浓度进行标定．
回答下列问题：
（1）配制250mL 0.2mol•L-1醋酸溶液时需要用到的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管和250mL容量瓶．
（2）为标定醋酸溶液的准确浓度，用0.2000mol．L-1的NaOH溶液对20.00mL醋酸溶液进行滴定，几次滴定消耗NaOH溶液的体积如下：
实验序号1234
消耗NaOH溶液的体积（mL）20.0520.0018.8019.95
则该醋酸溶液的准确浓度为0.2000mol•L-1．（保留小数点后四位）
实验二  探究浓度对醋酸电离程度的影响
用pH计测定25℃时不同浓度的醋酸的pH，结果如下：
醋酸浓度（mol•L-1）0.00100.01000.02000.10000.2000
pH3.883.383.232.882.73
回答下列问题：
（1）根据表中数据，可以得出醋酸是弱电解质的结论，你认为得出此结论的依据是：0.0100mol•L-1醋酸的pH大于2或醋酸稀释10倍时，pH的变化值小于1．
（2）从表中的数据，还可以得出另一结论：随着醋酸浓度的减小，醋酸的电离程度将增大（填“增大”减小”或“不变”）
12．（1）分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型．

A．碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电原子晶体；
B．溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电分子晶体；
C．五氟化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中分子晶体；
D．溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电离子晶体．
（2）三氯化铁常温下为固体，熔点282℃，沸点315℃，在300℃以上易升华．易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂．据此判断三氯化铁晶体为分子晶体．
（3）金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示．面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为1：2．
19．A、B、C、D四种元素，A单质在B单质中燃烧发出苍白色火焰，C单质跟A、D形成的化合物的水溶液反应生成A单质，C原子与B原子的电子层相同，且最外层电子数之差为奇数，D原子最外层电子数为K层电子数的3倍，其单质为淡黄色固体．
（1）四种元素符号为AH，BCl，CMg，DS；
（2）离子的电子层结构相同的二种元素是Cl，S，离子的结构示意图分别为、；
（3）四种元素中能形成AB型共价化合物的元素是H、Cl．
16．氮元素的化合物应用十分广泛．请回答：
（1）火箭燃料液态偏二甲肼（C2H8N2）是用液态N2O4作氧化剂，二者反应放出大量的热，生成无毒、无污染的气体和水．已知室温下，1g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，则该反应的热化学方程式为C2H8N2（l）+2N2O4（l）=2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（l）△H=-2550 kJ•mol-1．

（2）298K时，在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO2（g）?N2O4（g）△H=-a kJ/mol（a＞0）．N2O4的物质的量浓度随时间变化如图1．达平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍，回答下列问题：
①298k时，该反应的平衡常数为6.67L•mol-1（精确到0.01）．
②下列情况不是处于平衡状态的是A：
A．混合气体的密度保持不变；   B．混合气体的颜色不再变化；   C．气压恒定时
③若反应在398K进行，某时刻测得n（NO2）=0.6moln（N2O4）=1.2mol，则此时V（正）＜V（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛．现向100mL 0.1mol•L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol•L-1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图2所示．试分析图中a、b、c、d、e五个点．
①b点时，溶液中发生水解反应的离子是NH4+；
②在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序c（Na+）＞c（SO42-）＞c（NH4+）＞c（OH-）=c（H+）．
③d、e点对应溶液中，水电离程度大小关系是d＞e（填“＞”、“＜”或“=”）．
17．A、B两元素为同一周期ⅡA族和ⅢA族元素，若A元素的原子序数为x，则B元素的原子序数可能为（　　）
①x+1　②x+8　③x+11　④x+18　⑤x+25　 ⑥x+32．
A．①②③④B．①③⑥C．①③⑤D．②④⑥

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