Question

【题目】化学反应与能量以及化学平衡原理是中学化学学习的重要内容。请回答下列问题：

⑴己知：CH4、H2的燃烧热（△H）分别为－890．3 kJ／mol、－285．8kJ／mol，则CO2和H2反应生成CH4和H2O（l）的热化学方程式是_________________________________。

⑵设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示。电池正极的电极反应式是_____________，A是______________。

⑶25 ℃时，向含a mol NH4Cl的水溶液滴加b L氨水后溶液呈中性，则所滴加氨水的浓度为________mol·L－1。(NH3·H2O的电离平衡常数取Kb＝2×10－5)

⑷甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用合成气制备甲醇，反应方程式为CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）

如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①该反应的焓变△H_______0 （填“＞”、“＜”或“＝”）。

②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1_______K2 （填“＞”、“＜”或“＝”）。

③若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是_________。

A．升高温度

B．将CH3OH（g）从体系中分离

C．使用合适的催化剂

D．充入He，使体系总压强增大

Answer 1

【答案】 CO2 (g) + 4H2(g)＝CH4(g) + 2H2O(l) ΔH＝－252.9 kJ/mol N2 + 8H+ + 6e－＝2NH4+ 氯化铵（或NH4Cl） ＜ ＜ B

【解析】试题分析：⑴CH4、H2的燃烧热（△H）分别为－890．3 kJ／mol、－285．8kJ／mol，则① ②，根据盖斯定律计算CO2和H2反应生成CH4和H2O（l）的热化学方程式；(2)以N2、H2为原料，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液构成新型燃料电池，正极发生还原反应，即氮气被还原生成NH4+；⑶根据电荷守恒、物料守恒计算混合液中各微粒的浓度，根据计算氨水的浓度；⑷①根据“先拐先平”，可知 ，升高温度CO的转化率减小，平衡逆向移动；②升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小；③根据平衡移动分析；

解析：⑴①

②，根据盖斯定律，②2－① 得CO2 (g) + 4H2(g)＝CH4(g) + 2H2O(l) ΔH＝－252.9 kJ/mol；(2) 以N2、H2为原料，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液构成新型燃料电池，正极发生还原反应，即氮气被还原生成NH4+，电极反应式为N2+6e-+8H+=2NH4+；负极是氢气失电子生成氢离子，电极方程式为H2-2e-=2H+，所以A是氯化铵；⑶根据电荷守恒 ，溶液呈中性，所以、，设混合后的溶液体积是v，滴加氨水的浓度为cmol·L－1；则；物料守恒，混合液中， ，c=，所以所滴加氨水的浓度为mol·L－1；⑷①根据“先拐先平”，可知 ，升高温度CO的转化率减小，平衡逆向移动，所以该反应的焓变△H<0；②升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，所以K1<K2；③A．升高温度，平衡逆向移动，甲醇产率降低，故A错误； B．将CH3OH（g）从体系中分离，平衡正向移动，甲醇产率增大，故B正确； C．使用合适的催化剂，平衡不移动，甲醇产率不变，故C错误； D．充入He，使体系总压强增大，反应体系的浓度不变，平衡不移动，甲醇产率不变，故D错误。