Question

（1）甲烷制氢是一种廉价的制氢方法．有关的热化学方程式如下：
CH₄（g）+

1

2

O₂（g）?CO（g）+2H₂（g）；△H=-36kJ/mol…①
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）；△H=+216kJ/mol…②
①下列说法正确的是

 

．
A．2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+504kJ/mol
B．当反应①中υ（CH₄）_正=υ（CO）_正时，表明该反应达平衡状态
C．其它条件不变时，增大体系压强，反应①②中甲烷的转化率均增大
D．为维持恒定温度（不考虑热量损失），某反应器中同时发生反应①与②时，消耗甲烷的物质的量之比为6：1
②某温度下，在100L反应器中充入甲烷和水蒸汽的物质的量分别为100mol和300mol时，假定只发生反应CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）．当甲烷的转化率为0.5时，此时平衡常数为

 

．
（2）蓝液是由NaNO₃、NaNO₂及NaOH配成的，在加热条件下，通过三步反应使铁表面生成一层致密的Fe₃O₄：
3Fe+NaNO₂+5NaOH

△   .

3Na₂FeO₂+H₂O+NH₃↑…①；
8Fe+3NaNO₃+5NaOH+2H₂O

△   .

4Na₂Fe₂O₄+3NH₃↑…②；
以及第三步生成四氧化三铁．请补充第三步反应的方程式并配平：

 

．
①为了使铝表面形成较厚的氧化膜，工业上常用电解硫酸溶液的方法，在阳极上生成氧化铝，写出此时阳极的电极反应：

 

．
②将固体草酸锰MnC₂O₄?2H₂O放在一个可以称出质量的容器里加热．固体质量随温度的变化关系如图所示（质量单位为g）：则214℃时，剩余固体的成分为

 

．（填化学式）；在280℃时，剩余固体的成分为

 

．（填化学式）

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算,电解原理

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）①A．由反应②-①可计算H₂O（g）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）的△H，气态水的能量比液态水能量高；
B．速率之比等于化学方程式计量数之比表面的是正反应速率之比；
C．反应均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动；
D、维持恒定温度，吸收与放出的热量相等；
②CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
开始  1       3        0        0
转化 0.5     0.5     0.5      1.5
平衡0.5      2.5     0.5      1.5
K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
（2）由①②及生成四氧化三铁可知，Na₂FeO₂、Na₂Fe₂O₄发生反应；
①在阳极上生成Al失去电子生成氧化铝；
②由图象中的数据可知，加热到50℃不发生反应，加热到100℃～214℃时发生失去结晶水的反应，质量在减少，214℃～280℃发生分解反应，根据发生的反应计算，以此来分析．

解答： 解：（1）①A．由反应②-①可计算H₂O（g）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）的△H=+252kJ?mol^-1，则2H₂O（g）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+504kJ?mol^-1，气态水的能量比液态水能量高，故A错误；
B．当反应①中υ（CH₄）_正=υ（CO）_正时，依据速率子环比等于化学方程式计量数之比，是正反应速率之比，不能表明该反应达平衡状态，故B错误；
C．反应均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，所以反应①②中甲烷的转化率均减小，故C错误；
D、维持恒定温度，吸收与放出的热量相等，则反应器中同时发生反应①与②时，消耗甲烷的物质的量之比为

216

36

=6：1，故D正确；
故答案为：D；
②CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
开始  1       3         0       0
转化  0.5    0.5       0.5     1.5
平衡 0.5     2.5       0.5     1.5
K=

0.5×1．53

0.5×2.5

=1.35；
故答案为：1.35；
（2）由①②及生成四氧化三铁可知，Na₂FeO₂、Na₂Fe₂O₄发生反应，该反应为Na₂FeO₂+Na₂Fe₂O₄+2H₂O=Fe₃O₄↓+4NaOH，
故答案为：Na₂FeO₂+Na₂Fe₂O₄+2H₂O=Fe₃O₄↓+4NaOH；
①在阳极上生成Al失去电子生成氧化铝，阳极电极反应为3H₂O+2Al-6e^-=Al₂O₃+6H⁺，
故答案为：3H₂O+2Al-6e^-=Al₂O₃+6H⁺；
②MnC₂O₄?2H₂O

△   .

MnC₂O₄+2H₂O
        179         143
        1.000g       x
解得x≈0.8g，
则214℃时，结晶水已全部失去，剩余固体的成分为MnC₂O₄，
280℃时，由固体质量在减小，则草酸锰分解生成的是氧化锰和一氧化碳、二氧化碳，
MnC₂O₄

△   .

MnO+CO₂↑+CO↑
143       71
0.8g       y
解得y≈0.4g，
则280℃时分解完全，剩余固体的成分为MnO；
故答案为：MnC₂O₄；MnO．

点评：本题考查了反应热的计算、平衡状态的判断、K的有关计算、根据方程式的计算等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力和计算能力，题目难度中等．