Question

【题目】能源开发和利用是科学研究的热点课题。

（1）几个有关CO的热化学方程式如下：

I CO(g)+2H2(g)CH3 OH(g) △H1

Ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2

Ⅲ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3

则3CO(g)+3H2(g)CH2OCH3(g)+CO2(g) △H=___________(用△H1、△H2、△H3表示)。

（2）在1L恒容密闭容器中充入一定量CH3OH发生反应：CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H测得CH3OH的浓度与温度关系如图所示：

①T1___________T2；△H___________0(填“＞”“＜”或“=”)。

②在T1时达到平衡后，再向容器中充入少量甲醇蒸气，CH3OH的平衡转化率___________(填“增大”“减小”或“不变”)。

（3）工业上，利用水煤气合成CH3OH的反应表示为：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H=－91.0kJ·mol－1。向1L的恒容密闭容器中加入0.1molH2和0.05 mol CO在一定温度下发生上述反应，10min后反应达到平衡状态，测得放出的热量为3.64kJ

①从反应开始恰好到平衡状态，H2的平均反应速率v(H2)=______________________。

②在温度不变条件下，上述反应达到平衡后再向容器中充入0.01molH2和0.05molCH3OH(g)时，CH3OH的正反应速率___________CH3OH的逆反应速率(填“大于”“小于”或“等于”)。

（4）氨气是重要化工原料，也可以作能源。常温下，将c1mol·L－1氨水和c2mol·L－1盐酸等体积混合，得到溶液中c(NH4+)=c(Cl－)。在该溶液中离子浓度大小排序为___________。常温下，NH3·H2O的电离常数Kb=___________(用含c1、c2字母的式子表示)

（5）肼(N2H4)一空气燃料电池中氧化产物对环境友好。装置如图所示。

已知：电流由Y极经外电路流向X极，下列有关说法正确的是___________(填代号)

A.放电过程中，OH－向Ⅹ极迁移

B.放电过程中，Y极区电解质溶液的pH减小

C.X极的电极反应式为N2H4－4e－=N2↑+4H+

D.电路上转移2mol电子时至少消耗11.2LO2

Answer 1

【答案】2△H1+△H2+△H3。 > ＜ 减小 0.008mol/(Lmin) 等于 c(NH4+)=c(Cl－)>c(H+)=c(OH-) A

【解析】

（1）从题给的三个反应式与总式3CO(g)+3H2(g)CH2OCH3(g)+CO2(g)对比来看：

CO(g)+2H2(g)CH3 OH(g) △H1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3

第2式中的二甲醚的计量数与总式同，所以二者不用调整，直接加入，第1式要乘以2，以消去总式中没有的甲醇，第3式中CO2与总式中同在右侧，第3式直接加入，所以有△H=2△H1+△H2+△H3。

（2）①横轴表示时间，则“先拐先平”数值大，温度越高反应速率越快，所以温度T1＞T2；T1相对于T2是升温，升温时反应物甲醇的量增加，说明正向是放热的，所以△H＜0。

②在T1时达到平衡后，再向容器中充入少量甲醇蒸气，CH3OH的平衡转化率减小。在恒容下充入甲醇，相当于对CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)体系加压，加压平衡将左移，甲醇的转化率将减小。

（3）①10min后反应达到平衡状态，测得放出的热量为3.64kJ，说明反应的H2为0.08mol，所以H2的浓度改变量为0.08mol/L，所以从反应开始恰好到平衡状态，H2的平均反应速率v(H2)=0.008mol/(Lmin)。

②在温度不变条件下，先根据题给信息求出此温度下的平衡常数K:

2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)

初始 0.1 0.05 0

变化 0.08 0.04 0.04

平衡 0.02 0.01 0.04

体积为1L，所以，反应达到平衡后再向容器中充入0.01molH2和0.05molCH3OH(g)时，此时，此时CH3OH的正反应速率仍等于CH3OH的逆反应速率。

（4）常温下，将c1mol·L－1氨水和c2mol·L－1盐酸等体积混合，得到溶液中c(NH4+)=c(Cl－)，可知该溶液为中性，c(H+)=c(OH-)，所以在该溶液中离子浓度大小排序为c(NH4+)=c(Cl－)>c(H+)=c(OH-)。常温下，NH3·H2O的电离平衡为：NH3H2ONH4++OH-,电离常数，此时c(NH4+)=c(Cl-)=mol/L，c(OH-)=10-7mol/L，c(NH3H2O)=,代入得：。

（5）电流由Y极经外电路流向X极，说明X是负极，Y是正极。A项正确，放电时内电路OH-移向负极；B项错误，放电时Y极发生反应：O2+4e-+2H2O=4OH-，因产生OH-而使其pH增大；C项错误，碱性介质中不可能生成H+；D项错误，没有指明气体所处的状况（为标准状况则正确）。所以答案选A项。