Question

运用化学反应原理分析解答以下问题
（1）已知：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-91kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41kJ?mol^-1
且三个反应的平衡常数依次为K₁、K₂、K₃
则反应 3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=

 

，
化学平衡常数K=

 

（用含K₁、K₂、K₃的代数式表示）．
（2）一定条件下，若将体积比为1：2的CO和．H₂气体通入体积一定的密闭容器中发生反应
3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），下列能说明反应达到平衡状态的是

 

．
a．体系压强保持不变                b．混合气体密度保持不变
c．CO和H₂的物质的量保持不变      d．CO的消耗速率等于CO₂的生成速率
（3）氨气溶于水得到氨水．在25°C下，将x mol?L^-1的氨水与y mol?L^-1的盐酸等体积混合，反应后溶液中显中性，则c（NH

+ 4

）

 

c（Cl^-）（填“＞”、“＜”或“=”）；用含x和y的代数式表示出氨水的电离平衡常数

 

．
（4）科学家发明了使NH₃直接用于燃料电池的方法，其装置用铂黑作电极、加入电解质溶液中，一个电极通入空气，另一电极通入NH₃．其电池反应式为：
4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O，电解质溶液应显

 

（填“酸性”、“中性”或“碱性”），写出正极的电极反应方程式

 

．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,常见化学电源的种类及其工作原理,化学平衡状态的判断

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）利用盖斯定律，抵消中间产物，得到目的反应，计算△H；
（2）反应到达平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，可由此进行判断；
（3）根据电荷守恒，判断离子浓度大小；氨水的电离平衡常数为电离出离子的浓度积与溶质浓度的比值；
（4）根据NH₃不能与电解质反应及正极得到电子化合价升高来分析．

解答： （1）利用盖斯定律，反应①×2+反应②+反应③，得到目的反应，△H=-91kJ?mol^-1
+（-24kJ?mol^-1）+（-41kJ?mol^-1）=-247kJ?mol^-1，故答案为：-247kJ?mol^-1；
（2）a、反应前后气体体积不同，当压强一定时，达到化学平衡状态，故a正确；
b、ρ=

m

V

，体系体积一定，反应前后气体质量相同，密度始终不变，不能判断是否平衡，故b错误；
c、CO和H₂的物质的量保持不变，则其他各物质浓度亦保持不变，达到化学平衡状态，故c正确；
d、CO的消耗速率等于CO₂的生成速率，均为正反应方向，不能判断是否平衡，故d错误；
故选ac；
（3）写出电荷守恒：c（NH

+ 4

）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），溶液呈中性，即c（H⁺）=c（OH^-），即c（NH

+ 4

）=c（Cl^-）；氨水中的电离常数为

c(N H + 4 )?c(H+)

c(NH3?H2O)

=

y?10-7

x-y

，故答案为：=；

10-7y

x-y

；
（4）因NH₃能与水反应，所以溶液呈碱性，因正极得到电子化合价升高，所以电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：碱性；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

点评：本题主要考查了化学平衡、热化学和电化学的知识，有一定的难度，问题（3）是本题的易错点．