Question

I、图1各物质是中学化学中常见的物质，甲、乙均是离子化合物，且阴、阳离子个数比为1：1．甲是发酵粉的主要成分，乙是一种常用的化肥．B、D常温常压下是气体．请回答下列问题：

（1）甲的俗名是______．
（2）A、D物质的水溶液分别滴入酚酞试液后，溶液均显红色，说明溶液均显______性，其原理是否相同？请用必要的文字加以解释并写出离子方程式：______．
（3）向饱和氯化钠溶液中通入气体D至饱和后，再通入足量的气体B可制得物质甲，写出该反应的化学方程式：______．
II、甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）→CH₃OH（g）．
（1）分析该反应并回答下列问题：
①平衡常数表达式为K=______．
②下列各项中，不能够说明该反应已达到平衡的是______（填序号）．
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化
b．一定条件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等
c．一定条件下，CO、H₂和CH₃OH的浓度保持不变
d．一定条件下，单位时间内消耗2mol CO，同时生成1mol CH₃OH
（2）图2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
（3）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ?mol^-1
则CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=______kJ?mol^-1．
（4）2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆．甲醇燃料电池的工作原理如图3所示．
①该电池工作时，b口通入的物质为______，c口通入的物质为______．
②该电池正极的电极反应式为：______．

Answer 1

【答案】分析：I、甲、乙均是离子化合物，且阴、阳离子个数比为1：1．甲是发酵粉的主要成分，乙是一种常用的化肥，B、D常温常压下是气体，甲分解生成A、B、C，则甲为NaHCO₃，A为Na₂CO₃，D溶液显碱性，则D为氨气，所以乙为NH₄HCO₃，以此来解答；
II、（1）①平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
②根据平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量来分析；
（2）①由图可知，先达到平衡的温度大，温度高时CO的转化率低，则正反应为放热反应；
②根据平衡常数表达式及温度对平衡的影响来分析；
③增加甲醇产率，即化学平衡正向移动；
（3）根据盖斯定律计算反应热；
（4）由图中质子的移动方向可知，a为负极，b为正极，结合甲醇燃烧的反应中元素的化合价变化来解答．
解答：解：I、甲、乙均是离子化合物，且阴、阳离子个数比为1：1．甲是发酵粉的主要成分，乙是一种常用的化肥，B、D常温常压下是气体，甲分解生成A、B、C，则甲为NaHCO₃，A为Na₂CO₃，D溶液显碱性，则D为氨气，所以乙为NH₄HCO₃，
（1）甲为碳酸氢钠，其俗名为小苏打，故答案为：小苏打；
（2）A为碳酸钠，碳酸根离子水解使溶液显碱性，水解反应为CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，D为氨气，水溶液中一水合氨电离使溶液显碱性，电离为NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，
故答案为：碱性；不同，A溶液显碱性是因为碳酸根离子发生水解，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，D溶液显碱性是因为：NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-；
（3）向饱和氯化钠溶液中通入气体D至饱和后，再通入足量的气体B可制得物质甲，反应为NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaCO₃+NH₄Cl，故答案为：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaCO₃+NH₄Cl；
II、（1）①平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则K=，故答案为：；
②a．恒温、恒容条件下，该反应为反应前后体积不等的反应，容器内的压强不发生变化，即达到平衡状态，故a不选；
b．一定条件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等，正逆反应速率相等，即达到平衡状态，故b不选；
c．一定条件下，CO、H₂和CH₃OH的浓度保持不变，达到平衡状态，故c不选；
d．一定条件下，单位时间内消耗2mol CO，同时生成1mol CH₃OH，为正反应方向的关系，不能确定正逆反应速率的关系，所以不能确定达到平衡状态，故d选；
故答案为：d；
（2）①由图可知，T₂先达到平衡，温度大，温度高时CO的转化率低，则正反应为放热反应，所以△H＜0，故答案为：＜；
②由K=，升高温度平衡逆向移动，则升高温度K减小，T₁＜T₂，所以K₁＞K₂，故答案为：＞；
③增加甲醇产率，即化学平衡正向移动，则
a．该反应为放热反应，升高温度，化学平衡逆向移动，故a不选；
b．将CH₃OH（g）从体系中分离，平衡正向移动，可提高甲醇的产率，故b选；
c．使用合适的催化剂，对化学平衡移动无影响，不能提高产率，故c不选；
d．充入He，使体系总压强增大，反应体系中物质的浓度不变，平衡不移动，不能提高产率，故d不选；
故答案为：b；
（3）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1，
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1，
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ?mol^-1，
根据盖斯定律可知，则可得CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=kJ/mol=kJ/mol，
故答案为：kJ/mol；
（4）由图中质子的移动方向可知，a为负极，b为正极，在2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O中C元素的化合价升高，氧气中氧元素的化合价降低，则甲醇为负极，氧气为正极，
①该电池工作时，b口通入的物质为CH₃OH，c口通入的物质为O₂，故答案为：CH₃OH；O₂；
②正极中氧气得电子，正极反应为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．
点评：本题考查无机物的推断，化学平衡、原电池、盐类水解、反应热的计算等多个知识点，综合性较大，注重对高考常考考查点的考查，整体题目难度不大．