题目内容

11．当前情况下散烧煤和没有清洁的煤是造成中国城市雾霾或者东部雾霾的主要原因，煤的气化是解决雾霾，清洁地利用煤炭的重要途径之一．
（1）已知：H2O（g）=H2O（l）△H=44KJ/mol
 物质H2（g） C（s） CO（g） 
 燃烧热KJ/mol285.8 393.5 283.0 
①请写出煤的气化反应生成合成气（CO和H2）的热化学方程式H2O（g）+C（s）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ/mol．
②在恒温、恒容的反应器中，能表明上述反应达到平衡状态的是abef．
a．混合气体平均相对分子质量不再改变         b．气体压强不再改变
c．各气体浓度相等                                    d．反应体系中温度保持不变
e．断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍      f．混合提前密度不变
g．单位时间内，消耗水的质量与生成氢气的质量比为9：1
（2）甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料，工业上利用合成气（主要成分为CO、CO2、H2）在催化剂的作用下合成甲醇，其中部分主要反应如下：
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-58kJ/mol
①请推断该反应自发进行的条件为由于该反应△S＜0，△H＜0，故根据△G=△H-T△S＜0，反应自发，可判断该反应在低温下能自发进行．
②若将1 mol CO2和2 mol H2充入容积为2L的恒容密闭容器中，在两种不同温度下发生反应，测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图所示．曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平成常数大小关系为KⅠ＞KⅡ（填“＞”或“=”或“＜”）；若5 min后反应达到平衡状态，H2的转化率为90%，则用CO2表示的平均反应速率为0.06mol/（L．min），该温度下的平衡常数为450；若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是d．
a．升高温度   b．使用合适的催化剂   c．充入He   d．按原比例再充入CO2和H2
③CH4燃料电池利用率很高，装置中添加1L 2mol/L的KOH溶液为电解质，持续缓慢通入标准状况下甲烷2.24L时负极电极反应为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O．

分析 （1）①由表格得O2（g）+$\frac{1}{2}$H2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol      ①
O2（g）+C（s）=CO2（g）△H=-393.5kJ/mol      ②
O2（g）+$\frac{1}{2}$CO（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ/mol      ③
H2O（g）=H2O（l）△H=44kJ/mol     ④，②+④-①-③得，煤的气化反应生成合成气（CO和H2）的热化学方程式
H2O（g）+C（s）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ/mol，据此进行分析；
②当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量不变，注意乙反应是一个反应前后气体体积不变的化学反应，所以不能用压强判断平衡；
（2）①根据△G=△H-T△S，若△G＜0，反应能自发进行；
②II平衡时间小于I，说明II反应速率大于I，且平衡时II中CH3OH的物质的量小于I，说明平衡向逆反应方向移动，则只能是升高温度，温度越高，化学平衡常数越小；据V=$\frac{△C}{△t}$；平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）．c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$；据平衡向正方向进行分析；
③燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；

解答 解：（1）①由表格得O2（g）+$\frac{1}{2}$H2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol      ①
O2（g）+C（s）=CO2（g）△H=-393.5kJ/mol      ②
O2（g）+$\frac{1}{2}$CO（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ/mol      ③
H2O（g）=H2O（l）△H=44kJ/mol     ④，②+④-①-③得，煤的气化反应生成合成气（CO和H2）的热化学方程式
H2O（g）+C（s）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ/mol，
故答案为：H2O（g）+C（s）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ/mol；
②a．混合气体平均相对分子质量不再改变，由于反应的两边气体的体积不相同，故压强始变化，所以混合气体平均相对分子质量不再改变，能判断此反应达到平衡状态，故a正确；
b．恒温时，由于反应的两边气体的体积不相同，压强不变，能判断此反应达到平衡状态，故b正确；
c．各气体组成浓度相等，不能判断各组分的浓度不变，无法证明达到了平衡状态，故c错误；
d．反应体系中温度保持不变，不能说明反应达到了平衡状态，故d错误；
e．断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故e正确；
f．混合气体密度不变，由于反应的两边气体的体积不相同，所以密度不变，即浓度不再发生变化，故能说明反应达到平衡状态，故f正确；
g．单位时间内，消耗水质量与生成氢气质量比为9：1，水与氢气的物质的量之比为1：1，表示的都是正逆反应速率，无法判断正逆反应速率相等，故g错误；
故答案为：abef；
（2）①由于该反应△S＜0，△H＜0，故根据△G=△H-T△S＜0，反应自发，可判断该反应在低温下能自发进行，故答案为：由于该反应△S＜0，△H＜0，故根据△G=△H-T△S＜0，反应自发，可判断该反应在低温下能自发进行；
②II平衡时间小于I，说明II反应速率大于I，且平衡时II中CH3OH的物质的量小于I，说明平衡向逆反应方向移动，则只能是升高温度，即II的温度大于I，温度越高，平衡向逆反应方向移动，导致化学平衡常数越小，所以KⅠ＞KⅡ，
                    CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
开始（C）     0.5                1                  0               0
变化              0.3               0.9               0.3            0.3
5min             0.2                0.1               0.3            0.3，V（CO2）=$\frac{△C}{△t}$=$\frac{0.3mol/L}{5miin}$=0.06mol/（L．min）；平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）．c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.3×0.3}{0.2×0．{1}^{3}}$=450；平衡向正方向进行，故可行的措施有按原比例再充入CO2和H2，即增加反应物浓度，平衡向正方向进行；
故答案为：＞；0.06mol/（L．min）；450；d；
③甲烷燃料电池中，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，
故答案为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；

点评 本题属于综合性题目，关键是（2）②考查了化学平衡常数，化学平衡移动影响因素，以及II、I两条曲线变化确定温度高低，从而确定化学平衡常数，为解答难点．

练习册系列答案
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19．写出烷烃C5H12的同分异构体中沸点最低的一种的结构简式．若此烷烃的一氯代物分子中含有两个-CH3，两个-CH2-，一个 和一个-Cl，它的可能结构有四种，请写出它们的结构简式：CH3CH2CH2CHClCH3、CH3CH2CHClCH2CH3、CH3CH（CH3）CH2CH2Cl、CH2ClCH（CH3）CH2CH3．
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4．下列有关实验现象或事实的解释正确的是（　　）
选项实验现象或事实解释
A检验待测溶液中SO42-，先滴入稀盐酸，再滴入BaCl2溶液先滴入盐酸可排除Ag+、CO3-、SO32-等离子干扰
B铝箔插入稀硝酸中铝箔表面被HNO3氧化形成致密的氧化膜
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A．AB．BC．CD．D
11．甲醛（CH2O）的水溶液叫做“福尔马林”，常用来保存动物标本．下列关于甲醛的叙述中，不正确的是（　　）
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B．甲醛中碳、氢、氧三种元素的质量比为1：2：1
C．甲醛由碳、氢、氧三种元素组成的
D．甲醛中氧元素的质量分数为53.3%
8．已知：CuS、Cu2S是两种黑色不溶于水的固体，但一定条件下都能与稀HNO3反应，用离子方程式表示为：
①3CuS+8H++8NO3-=3Cu2++3SO42-+8NO↑+4H2O
②3Cu2S+16H++10NO3-=6Cu2++3SO42-+10NO↑+8H2O
现有不同质量的四份CuS、Cu2S的混合物样品分别和100mL物质的量浓度5mol/L稀硝酸充分反应，所取样品质量与产生气体体积（标准状况下测定）如表所示：
实验序号abc
样品质量（g）9.612.864.0
气体体积（L）5.046.72V
试回答下列问题（不考虑硝酸的挥发以及溶液体积变化）：
（1）a组实验结束后，溶液中c（NO3-）=2.75mol/L；
（2）b组实验结束后，溶液的pH=0；
（3）通过计算分析实验c组中产生气体的体积（V）范围7L＜V＜11.2L．
9．下列实验现象描述正确的是（　　）
A．碘水中加入少量汽油振荡，静置后上层颜色变浅，下层颜色变为紫红色
B．红热的铜丝在氯气中燃烧，产生了棕黄色的烟雾
C．卤素单质（X2）与水反应均可用X2+H2O=HX+HXO表示
D．溴化钠溶液中加入少量新制的氯水振荡，再加入少量四氯化碳振荡，静置后上层颜色变浅，下层颜色变为橙红色

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