Question

化学反应变化过程及结果的研究．按要求回答问题：
（1）关于反应过程中能量变化的研究：
已知：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ/mol
②CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-b kJ/mol
③H₂O （g）=H₂O（l）△H=-c kJ/mol
则：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=

 

kJ?mol^-1．
（2）关于反应速率和限度的研究：
工业生产尿素的原理是以NH₃和CO₂为原料合成尿素CO（NH₂）₂，反应的化学方程式为：2NH₃ （g）+CO₂ （g）?0CO（NH₂）₂ （l）+H₂O （l），该反应的平衡常数（K）和温度（T/℃）关系如下：

T/℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

①焓变△H

 

0 （填“＞”、“＜”或“=”）．
②在一定温度和压强下，若原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比（氨碳比）

n(NH3)

n(CO2)

=x，如图1是氨碳比（x）与CO₂平衡转化率（α）的关系．下例说法正确的是

 

（A）NH₃的平衡转化率随着x增大而增大，上图中的B点处，NH₃的平衡转化率为32%
（B）图中的D点处，未达到平衡状态，且v（正）＜v（逆）
（C）当反应体系中H₂O的质量不再改变时，反应达到平衡状态．
（3）关于电化学的研究：
Na₂FeO₄和Zn可以组成碱性电池，其反应的离子方程式为：2FeO₄^2-+3Zn+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe （OH）₃+4OH^-，请写出放电时正极的电极反应式

 

．用该电池电解尿素CO（NH₂）₂的碱性溶液制氢的装置示意图如图2（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）．当高铁电池中有3.32g Na₂FeO₄放电时，电解尿素CO（NH₂）₂的碱性溶液的阴阳两极共收集的气体体积为

 

mL（标准状况下）．
（4）关于电离平衡的研究：
人体血液里存在重要的酸碱平衡：CO₂+H₂O?₂CO₃

OH-

H+

HCO₃，使人体血液pH保持在7.35～7.45，否则就会发生酸中毒或碱中毒．其pH随c（HCO₃^-）：c（H₂CO₃）变化关系如表：

c（HCO3-）：c（H2CO3）	1.0	17.8	20.0	22.4
pH	6.10	7.35	7.40	7.45

试回答：
①正常人体血液中，HCO₃^-的水解程度

 

电离程度（填“大于”、“小于”、“等于”）；
②人体血液酸中毒时，可注射

 

缓解（填选项）；
A．NaOH溶液 B．NaHCO₃溶液 C．NaCl溶液 D．Na₂SO₄溶液．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理,弱电解质在水溶液中的电离平衡,盐类水解的应用

专题：

分析：（1）利用盖斯定律，利用已知热化学方程式进行加减构造目标热化学方程式；
（2）①由温度对反应平衡常数的影响和反应的吸放热之间的关系分析；
②（A）随着x增大，二氧化碳的转化率增大，NH₃的平衡转化率减小；
（B）图中的D点处，未达到平衡状态，CO₂平衡转化率增大，则平衡正移；
（C）当反应体系中各组分的质量不再变化，说明反应达到平衡状态；
（3）依据原电池反应，3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-，正极上FeO₄^2-发生还原反应；用该电池电解尿素[CO（NH₂）₂]的碱性溶液制氢，电解池中的阳极为尿素失电子发生氧化反应，在碱性溶液中生成氮气和碳酸根离子，电极反应为，CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，阴极上氢离子得电子生成氢气，根据电子守恒计算；
（4）①根据人体血液的酸碱性确定碳酸氢根离子的电离和水解程度相对大小；
②发生酸中毒时，应该用碱性物质缓解．

解答： 解：（1）已知①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ/mol
②CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-b kJ/mol
③H₂O （g）=H₂O（l）△H=-c kJ/mol
由盖斯定律得：①-2×②+4×③得到2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-a-2×（-b）+4×（-c）=-a+2b-4ckJ/mol；
故答案为：-a+2b-4c；
（2）①该反应的K随着温度的升高而减小，说明升高温度平衡逆向移动，所以该反应是放热的，即△H＜0；
故答案为：＜；
②（A）若原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比（氨碳比）

n(NH3)

n(CO2)

=x，随着x增大，则氨气的物质的量增大，二氧化碳的转化率增大，NH₃的平衡转化率减小，B点时，设氨气为4mol，二氧化碳为1mol，则二氧化碳转化了0.64mol，所以氨气转化了1.28mol，则氨气的转化率为

1.28

4

×100%=32%，故A错误；
（B）图中的D点处，未达到平衡状态，CO₂平衡转化率增大，则平衡正移，所以v（正）＞v（逆），故B错误；
（C）当反应体系中各组分的质量不再变化，说明反应达到平衡状态，则当反应体系中H₂O的质量不再改变时，反应达到平衡状态，故C正确；
故答案为：C．
（3）反应原理为：3Zn+2FeO₄^2-+8H₂0═3Zn（OH）₂+2Fe（0H）₃+40H^-，正极电极反应式为：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^ˉ，故答案为：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^-；用该电池电解尿素[CO（NH₂）₂]的碱性溶液制氢，电解池中的阳极为尿素失电子发生氧化反应，在碱性溶液中生成氮气和碳酸根离子，电极反应为，CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，阴极上氢离子得电子生成氢气6H⁺+6e^-=3H₂↑，3.32g Na₂FeO₄放电时，转移的电子为

2.32g

166g/mol

×3=0.06mol，所以电解生成的氮气为0.01mol，氢气为0.03mol，则气体的总物质的量为0.04mol，其体积为0.04mol×2.24L/mol=0.896L=896mL；
故答案为：896；
（4）①人体血液pH值保持在7.35---7.45之间，则HCO₃^-的水解程度大于电离程度；
故答案为：大于；
②发生酸中毒时，应用碱性物质缓解；
A．NaOH溶液是强碱溶液具有强腐蚀性，故A不符合；
B．NaHCO₃溶液水解显碱性，可以和酸反应起到缓解人体血液酸中毒，故B符合；
C．NaCl溶液是中性溶液不起作用，故C不符合；
D．Na₂SO₄溶液是中性溶液不能缓解血液的酸性，故D不符合；
故答案为：B．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用、化学平衡的分析和应用、原电池和电解池原理的应∥电极反应书写方法、盐类水解的分析等，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力、分析能力和计算能力．