Question

A、B、C、D、E、F、G、H、I是中学化学中常见的气体，K是常见的两性化合物，L是重要的化工原料，它们均由短周期元素组成，具有如下性质：①A、B、C、D、E能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，F能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，G、H、I不能使湿润的石蕊试纸变色；②A和F相遇产生白色烟雾；③B和C都能使品红溶液褪色；④将B和I在瓶中混会后于亮处放置几分钟，瓶内壁出现油状液滴并产生A；⑤D在G中燃烧可以产生C和H₂O；⑥E和l均能引起温室效应．它们之间有如图1的转化关系（部分反应条件及生成物也经略去），M、N、P、Q是生成物．

（1）I的电子式为

 

．
（2）反应②的离子方程式为

 

；写出将少量E气体通入P的稀溶液中反应的离子方程式：

 

．
（3）B与F反应能生成一种气体单质，同时生成两种溶于水均呈酸性的化合物A和J，工业常用J的水溶液清除铁锈，其原理是

 

（请结合必要的离予方程式说明）．
（4）常温时，将气体D溶于水，达到平衡时，溶液的pH=4.0，c（D）=0.1mol?L^-1．若忽略水的电离及酸的第二级电离，则该溶液中D的电离平衡常数K₁=

 

．
（5）为减小气体E对环境的影响，可利用其在适当条件下合成甲醇和水．在体积为2L的密闭容器中，充入2mol E和6mol H，一定条件下发生反应：
E（g）+3H（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1
测得E（g）和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．从反应开始到平衡，v（H）=

 

，该温度下的化学平衡常数K=

 

（结果保留两位小数）．能使平衡体系中H转化率增大的措施有

 

．（填字母编号）．
A．增大c（H）    B．减小c（H₂O）    C．加入合适的催化剂
D．升高温度   E．增大体系的压强．

Answer 1

考点：无机物的推断,化学平衡的影响因素,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：推断题,图示题

分析：A、B、C、D、E、F、G、H、I是中学化学中常见的气体，K是常见的两性化合物，L是重要的化工原料，它们均由短周期元素组成，具有如下性质：
①A、B、C、D、E能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，为酸性气体，F能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，为碱性气体，则F为NH₃，G、H、I不能使湿润的石蕊试纸变色，不表现酸碱性；
②A和F相遇产生白色烟雾，为NH₃与HCl，结合①可知，A为HCl；
③B和C都能使品红溶液褪色，为Cl₂和SO₂，结合转化关系，B与H反应生成HCl，则B为Cl₂、C为SO₂、H为H₂；
④B为Cl₂，和I在瓶中混合后于亮处放置几分钟，瓶壁出现油状液滴并产生HCl，结合⑥E和I均能引起温室效应，故I为CH₄、E为CO₂；
⑤D在G中燃烧可以产生C和H₂O，C为SO₂，故G为O₂，D含有H、S两种元素，D为H₂S；
电解L的水溶液生成氯气、氢气与M，K是常见的两性化合物，与M反应生成P，M为强碱，则M为NaOH、K为Al₂O₃、P为NaAlO₂，氧化铝与盐酸反应生成N为AlCl₃，与偏铝酸钠反应生成Q为Al（OH）₃，加热分解生成氧化铝．

解答： 解：A、B、C、D、E、F、G、H、I是中学化学中常见的气体，K是常见的两性化合物，L是重要的化工原料，它们均由短周期元素组成，具有如下性质：
①A、B、C、D、E能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，为酸性气体，F能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，为碱性气体，则F为NH₃，G、H、I不能使湿润的石蕊试纸变色，不表现酸碱性；
②A和F相遇产生白色烟雾，为NH₃与HCl，结合①可知，A为HCl；
③B和C都能使品红溶液褪色，为Cl₂和SO₂，结合转化关系，B与H反应生成HCl，则B为Cl₂、C为SO₂、H为H₂；
④B为Cl₂，和I在瓶中混合后于亮处放置几分钟，瓶壁出现油状液滴并产生HCl，结合⑥E和I均能引起温室效应，故I为CH₄、E为CO₂；
⑤D在G中燃烧可以产生C和H₂O，C为SO₂，故G为O₂，D含有H、S两种元素，D为H₂S；
电解L的水溶液生成氯气、氢气与M，K是常见的两性化合物，与M反应生成P，M为强碱，则M为NaOH、K为Al₂O₃、P为NaAlO₂，氧化铝与盐酸反应生成N为AlCl₃，与偏铝酸钠反应生成Q为Al（OH）₃，加热分解生成氧化铝，
（1）I为CH₄，其电子式为，故答案为：；
（2）反应②是偏铝酸钠与氯化铝发生双水解反应，离子方程式为：3AlO₂^-+Al³⁺+6H₂O=4Al（OH）₃↓；
将少量CO₂气体通入NaAlO₂的稀溶液中反应生成氢氧化铝与碳酸钠，反应的离子方程式为：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-，
故答案为：3AlO₂^-+Al³⁺+6H₂O=4Al（OH）₃↓；2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（3）Cl₂与NH₃反应能生成一种气体单质为氮气，同时生成两种溶于水均呈酸性的化合物HCl和J，J为氯化铵，氯化铵溶液中，NH₄⁺离子水解NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，溶液呈酸性，H⁺与氧化铁反应可以除去铁锈，
故答案为：NH₄⁺离子水解NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，溶液呈酸性，H⁺与氧化铁反应可以除去铁锈；
（4）常温时，将气体H₂S溶于水，达到平衡时，溶液的pH=4.0，c（H₂S）=0.1mol?L^-1．忽略水的电离及酸的第二级电离，溶液中c（H⁺）≈c（HS^-），该溶液中H₂S的电离平衡常数K₁=

c(H+)×c(HS-)

c(H2S)

=

10-4×10-4

0.1

=10^-7，
故答案为：10^-7；
（5）为减小气体CO₂对环境的影响，可利用其在适当条件下合成甲醇和水．在体积为2L的密闭容器中，充入2molCO₂和6molH₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kL?mol^-1
由图可知，10min到达平衡，平衡时CO₂的浓度变化量=1mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，则v（CO₂）=

0.8mol/L

10min

=0.08mol/（L．min），故v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.08mol/（L．min）=0.24mol/（L．min），
            CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始（mol/L）：1       3        0          0
变化（mol/L）：0.8     2.4      0.8        0.8
平衡（mol/L）：0.2     0.6      0.8        0.8
故该温度下的化学平衡常数K=

0.8×0.8

0.2×0．63

=14.81，
A．增大c（H₂），H₂的转化率降低，故A错误；
B．减小c（H₂O），平衡向正反应方向移动，H₂的转化率增大，故B正确；
C．加入合适的催化剂，平衡不移动，H₂的转化率不变，故C错误；
D．正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，H₂的转化率降低，故D错误；
E．正反应为体积减小的反应，增大体系的压强，平衡向正反应方向移动，H₂的转化率增大，故E正确，
故答案为：0.24mol/（L．min）；14.81；BE．

点评：本题以物质推断为载体，考查元素化合物性质、常用化学用语、盐类水解、弱电解质电离、化学反应速率与化学平衡常数计算、化学平衡影响因素，题目综合性较大，推断物质是解题关键，需要学生全面掌握基础知识，难度中等．