题目内容

甲、乙、丙、丁均为中学常见物质，且甲、乙、丙均含有同一种元素．一定条件下四种物质之间有如图甲所示的转化关系．请回答问题：

（1）若甲、丁分别为铁和氯气中的一种，则丙的酸性溶液露置于空气中将变质．变质过程所发生反应的离子方程式为．
（2）已知乙、丁均为空气中含量最多的两种单质，且由甲、丁和NaOH溶液构成的新型燃料电池放电时甲与丁作用转化为乙（同时生成一种对生命活动有重要意义的物质），负极反应式为．
（3）图示转化关系对应的反应既可以是非氧化还原反应，也可以是氧化还原反应．
①若丁为盐酸且反应均为非氧化还原反应，则甲的水溶液的pH比丙的水溶液的pH（填“大”或“小”）．
②若丁为单质，下列关于物质乙、丙所含的同一元素的价态的推断，正确的是．
a、乙一定更高　　b、丙一定更高　　c、乙和丙一样高　　d、无法确定
（4）高温下，利用天然气生产合成气的过程涉及上述图示转化关系（生成的H₂未标出），且丙能使石灰水变浑浊、“甲→乙”对应的反应为：CH₄+H₂O-CO+H₂（未配平，条件略）．
①当1mol甲与丁反应转化为乙时吸收206.1kJ的热量，1mol乙与丁反应转化为丙时放出41.2kJ的热量．则甲与丁直接转化为乙的热化学方程式为（丁均为气态）．
②将甲与丁混合于容积不变密闭容器中，甲将转化为乙，且反应过程中甲浓度变化情况如图所示．试推测：反应10min时，改变的外界条件可能是．

③t℃时，乙转化为丙反应化学平衡常数K=1.0，某时刻测得该温度下的密闭容器中乙、丁、丙和氢气的物质的量依次为0.5mol、8.5mol、2.0mol和2.0mol．此时反应正、逆反应速率的关系式是__（填代号）．
a．v（正）＞v（逆）　　b．v（正）＜v（逆）　　c．v（正）=v（逆）　D．无法判断．

解：（1）甲、丁分别为铁和氯气中的一种，则符合条件的转化为：Cl₂ $\text{[math]}$ FeCl₃ $\text{[math]}$ FeCl₂，所以丙是FeCl₂，FeCl₂的酸性溶液露置于空气中将被氧气氧化，原理是：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O；
（2）①空气中含量最多的两种单质是氮气和氧气，氨气在纯氧气中燃烧可以生成氮气，所以符合条件的转化为：NH₃ $\text{[math]}$ N₂ $\text{[math]}$ NO，NH₃、O₂和NaOH溶液构成的新型燃料电池放电时，负极反应是：2NH₃+6OH^-═N₂+6H₂O+6e^-，
故答案为：2NH₃+6OH^-═N₂+6H₂O+6e^-；
（3）①若丁为盐酸且反应均为非氧化还原反应，则转化关系是：Na₂CO₃ $\text{[math]}$ NaHCO₃ $\text{[math]}$ NaCl，故甲为碳酸钠，显碱性，乙为碳酸氢钠，丙为氯化钠，显中性，所以碱性：碳酸钠＞氯化钠，
故答案为：大；
②若丁为单质，符合转换关系的可以是：NH₃ $\text{[math]}$ N₂ $\text{[math]}$ NO，或者是Na $\text{[math]}$ Na₂O $\text{[math]}$ Na₂O₂，所以乙、丙所含的同一元素的价态可以是升高了也可以是降低了，无法确定，故选d；
（4）①丙能使石灰水变浑浊，即为CO₂，甲→乙”对应的反应为：CH₄+H₂O-CO+H₂，所以符合条件的转化关系是：CH₄ $\text{[math]}$ CO $\text{[math]}$ CO₂，故甲为CH₄，丁为H₂O，根据盖斯定律，甲与丁直接转化为乙的反应热为：206.1kJ-41.2kJ=164.9KJ，故答案为：CH₄（g）+2H₂O=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+164.9aKJ/mol；
②根据图示，反应10min时，甲的浓度开始减小，反应速率减慢，改变的条件是降低温度（或及时分离出CO和H₂），
故答案为：降低温度（或及时分离出CO和H₂）；
③根据浓度积常数和平衡常数之间的关系，
乙、丁、丙和氢气的物质的量依次为0.5mol、8.5mol、2.0mol和2.0mol，根据方程式CO+H₂O═CO₂+H₂，则Qc= $\text{[math]}$ ≈0.94＜1.0，即Qc＜K，所以化学反应向正向进行，v（正）＞v（逆），故选a．
分析：（1）根据铁及化合物之间的性质来回答；
（2）空气中含量最多的两种单质是氮气和氧气，氨气在纯氧气中燃烧可以生成氮气；原电池的负极发生的是失电子的氧化反应；
（3）①根据溶液的酸碱性情况判断其PH的大小；
②通过举例子，符合转换关系的可以是：NH₃ $\text{[math]}$ N₂ $\text{[math]}$ NO，或者是Na $\text{[math]}$ Na₂O $\text{[math]}$ Na₂O₂，来判断元素的化合价升降情况；
（4）①根据盖斯定律来书写热化学方程式；
②根据影像化学反应速率的因素结合图示内容来回答；
③根据Qc和K的关系来计算判断．
点评：本题是一道综合知识题目，考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，难度大．