题目内容

甲醇来源丰富．价格低廉．运输贮存方便，是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景．
（1）工业生产甲醇的常用方法是：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-90.8kJ/mol．若在恒温恒容的容器内进行反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），下列表示该反应达到平衡状态的标志有
 
（填字母序号）．
A．容器中混合气体的密度不变化
B．CO百分含量保持不变
C．容器中混合气体的压强不变化
D．有1个H-H键生成的同时有 3个C-H键生成
（2）制甲醇所需要的H2，可用下列反应制取：H2O（g）+CO（g）?H2（g）+CO2（g）
△H＜0，某温度下该反应的平衡常数K=1．若起始时c（CO）=1mol?L-1，c（H2O）=2mol?L-1，试回答下列问题：
①该温度下，反应进行一阶段时间后，测得H2的浓度为0.5mol?L-1，则此时该反应
v（正）
 
v（逆）（填“＞”．“＜”或“=”）；
②若反应温度不变，达到平衡后，H2O的转化率为
 
．
（3）某实验小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置．
①该电池工作时，OH-向
 
极移动（填“a”或“b”）；
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池负极电极反应式为
 
．
考点：化学平衡状态的判断,化学电源新型电池,化学平衡的计算
专题：化学平衡专题,电化学专题
分析：（1）根据化学处于平衡时正逆反应速率相等，各组成成分不变，以及有关物理量与平衡移动的关系作判断；
（2）①根据浓度熵和平衡常数K的关系来确定反应的方向，进而确定化学反应速率大小；
②根据三段式计算物质的转化率；
（3）燃料电池的工作原理：电池的负极一定是燃料失电子，发生氧化反应，在正极上一定氧气得电子，发生还原反应，阴离子流向负极．
解答： 解：（1）A．由于该反应在恒容条件下进行，气体质量守恒，所以密度也不变，故容器中气体的密度不再改变，不能说明反应处于平衡状态，故A错误；
B．CO百分含量保持不变，反应处于平衡状态，说明反应处于平衡状态，故B正确；
C．由于该反应是体积减小的反应，在反应到达平衡的过程中，压强是不断减小，当容器中气体的压强不再改变时，说明反应处于平衡状态，故C正确；
D．有4个H-H键生成的同时有3个C-H键生成，才说明反应处于平衡状态，故D错误；
故选BC；
（2）①H2O（g）+CO（g）?H2（g）+CO2（g）
初始浓度（mol?L-1）：2     1       0      0
变化浓度（mol?L-1）：0.5   0.5    0.5    0.5
末态浓度（mol?L-1）：1.5   0.5    0.5    0.5
此时浓度熵Qc=
0.5×0.5
1.5×0.5
=
1
3
＜1，即反应会正向进行，正反应速率大于逆反应速率，
故答案为：＞；
②若反应温度不变，达到平衡后，设H2O的变化浓度为x，
                   H2O（g）+CO（g）?H2（g）+CO2（g）
初始浓度（mol?L-1）：2        1        0     0
变化浓度（mol?L-1）：x        x        x     x
末态浓度（mol?L-1）：2-x      1-x       x      x
则
x2
(2-x)(1-x)
=1，解得x=
2
3
，所以水的转化率=
2
3
2
×100%≈33.3%；
故答案为：33.3%；
（3）①燃料电池的工作原理：电池的负极一定是燃料失电子，发生氧化反应，在正极上一定氧气得电子，发生还原反应，所以a为正极，b是负极，电解质里的阴离子移向电池的负极，所以该电池工作时，OH-向b极移动；
故答案为：b；
②电池负极是燃料甲醇发生失电子的氧化反应，在碱性环境下，反应的电极反应式为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O；
故答案为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O．
点评：本题是一道关于化学反应速率、化学平衡以及计算、电化学等知识的综合考查题，考查学生分析和解决问题的能力，难度大．
练习册系列答案
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在标准状况下，气体A的密度为1.25g/L，气体B的密度为1.875g/L，A和B的混合气体在相同状况下对氢气的相对密度为16.8，则混合气体中A与B的体积比为（　　）
A、1：2B、2：1
C、2：3D、3：2
某研究小组对一元有机弱酸HA在溶剂苯和水的混合体系中的溶解程度进行研究．
在25℃时，弱酸HA在水中部分电离，当HA浓度为3.0×10-3mol?L-1时，其电离度为0.20（电离度=
已电离的HA分子数
起始HA的总分子数
）；在苯中部分发生双聚，生成（HA）2．该平衡体系中，一元有机弱酸HA在溶剂苯（B）和水（W）中的分配系数为K，K=
C(HA)B
C(HA)W
=1.0，即达到平衡后，以分子形式存在的HA在苯和水两种溶剂中的比例为1：1；其他信息如下：
25℃平衡体系平衡常数焓变起始总浓度
在水中，HA?H++A-K1△H13.0×10-3mol?L-1
在苯中，2HA?（HA）2K2△H24.0×10-3mol?L-1
回答下列问题：
（1）计算25℃时水溶液中HA的电离平衡常数K1=
 
．
（2）25℃，该水溶液的pH为
 
，（已知：1g2=0.3，lg3=0.5）在苯体系中HA的转化率为
 
．
（3）在苯中，HA发生二聚：2HA?（HA）2，反应在较低温度下自发进行，则△H2
 
0．
（4）25℃混合体系中，HA在苯中发生二聚，若测得某时刻溶液中微粒浓度满足
c[(HA)2]
c2(HA)
=130，则反应向
 
方向进行．
“神九”飞船的发射成功，标志着我国航天事业进入领先行业．
（1）燃料电池的发展和航天的需求密不可分．燃料电池不仅能量转换率高，而且以氢气和氧气为燃料的电池，电池反应生成的水还可供宇航员饮用．
①使用酸性电解质的氢氧燃料电池，负极的电极反应为
 
．
②美国的阿波罗登月飞船使用的是碱性氢氧燃料电池，正极的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，负极的电极反应为
 
．
（2）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压．高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O
 放电 
.
充电
3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH．
请回答下列问题：
①高铁电池的负极材料是
 
．
②放电时，正极发生
 
（填“氧化”或“还原”）反应；已知负极反应为Zn-2e-+2OH-═Zn（OH）2，则正极反应为
 
．
有机物A由碳、氢、氧三种元素组成．现取2.3g A与2.8L氧气（标准状况）在密闭容器中燃烧，燃烧后生成二氧化碳、一氧化碳和水蒸气（假设反应物没有剩余）．将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重2.7g，碱石灰增重2.2g．回答下列问题：
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有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取．纯净的A为无色黏稠液体，易溶于水．为研究A的组成与结构，进行了如下实验：
实验步骤解释或实验结论
（1）称取A 9.0g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍．试通过计算填空：
（1）A的相对分子质量为：
 
．
（2）将此9.0g A在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g（2）A的分子式为：
 
．
（3）另取A 9.0g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24L CO2（标准状况），若与足量金属钠反应则生成2.24L H2（标准状况）（3）A中官能团的结构简式：
 
、
 
．
（4）A的核磁共振氢谱如图：
（4）A中含有
 
种氢原子
（5）综上所述，A的结构简式
 
．
A与浓H2SO4混合，在一定条件下反应生成六元环状物B，B的结构简式
 
．
写出下列反应的离子方程式．
①碳酸钠溶液中加入醋酸，离子方程式：
 
．
②硫酸溶液中加入氢氧化钡溶液，离子方程式：
 
．
③用盐酸除去铁锈，离子方程式：
 
．
按要求写出下列方程式． 
（1）少量钠投入FeCl3溶液中反应的总离子方程式
 

（2）过氧化钠投入硫酸铜溶液中总离子方程式
 

（3）碳酸氢钡与足量氢氧化钠反应的离子化学方程式
 

（4）醋酸与碳酸氢钠反应的离子方程式
 

（5）氧化钠与足量硫酸溶液反应的离子方程式
 

（6）向NaHSO4溶液滴入氢氧化钡溶液至中性，继续向反应后的溶液中滴入氢氧化钡的离子方程式
 
．
某溶液中含有下列六种离子：①HCO3-②SO32-③Na+④CO32-⑤NH4+⑥NO3-⑦SO42-向其中加入一定量Na2O2后，溶液中离子浓度基本保持不变的是（　　）
A、①②⑤⑥B、③④⑤⑦
C、②④⑦⑥D、只有⑥

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