Question

（14分）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) △Hl= －91kJ·mol－l

②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2= －24 kJ·mol－l ③CO(g) +H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H3= －41 kJ·mol－l

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的消耗速度等于CO2的生成速率

（3）氨气溶于水得到氨水。在25℃下，将x mol．L－l的氨水与y mol．L－1的盐酸等体积混合，反应后溶液显中性，则c(NH4+)____c（Cl－）（填“>”、“<”、“=”）；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”、“碱性”），

写出正极的电极反应方程式 .

 

Answer 1

（每空2分，共14分）

(1)-247KJ·mol－１　　　K12·K2·K3

(2)a·c

(3) = K= mol·L-1

(4)碱性 O2+2H2O+4e－＝4OH－

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律得3CO(g) +3H2(g) CH3OCH3(g) +CO2(g) △H=①×2+②+③=△Hl×2+△H2+△H3=-247KJ·mol－１，平衡常数K= K12·K2·K3

（2）a、容器体积固定，3CO(g) +3H2(g) CH3OCH3(g) +CO2(g)是反应前后气体压强发生改变的可逆反应，所以体系压强保持不变时达平衡状态，正确；b、容器体积固定，根据质量守恒定律，得气体的密度始终不变，所以不能作为平衡状态到达的标志，错误；c、反应开始时，CO和H2的物质的量一直减少，当CO和H2的物质的量保持不变，不再减少时证明已达平衡状态，正确；d、CO的消耗速率任何状态都不等于CO2的生成速率，错误，答案选ac；

（3）根据电荷守恒定律，盐酸与氨水混合后的溶液显中性，则c(H＋)=c（OH－），c(Cl-)+ c（OH－）=c(NH4+)+c(H＋)，所以c(Cl-)=c(NH4+)；在25℃下，中性溶液中c(H＋)= c（OH－）=1×10-7mol/L，若盐酸与氨水的浓度相等，则等体积混合后生成氯化铵溶液显酸性，而实际溶液显中性，说明氨水的浓度大于盐酸的浓度，氨水过量，设二者的体积均为1L，与盐酸反应完剩余氨水的物质的量（x-y）mol，一水合氨的浓度为（x-y）/2mol/L，c(NH4+)=c(Cl-)=y/2mol/L，则氨水的电离平衡常数K= c（OH－）c(NH4+)/ c(NH3·H2O)= 1×10-7mol/L×y/2mol/L/（x-y）/2mol/L= mol·L-1，

（4）根据电池反应式为：4NH3+3O2 =2N2+6H2O，判断氨气发生氧化反应，氧气发生还原反应，氨气失电子成为氮气和氢离子，所以电解质溶液应显碱性，产物中才能生成水；因为电解质溶液为碱性，所以正极是氧气的还原反应，氧气得电子与水结合生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e－＝4OH－

考点：考查盖斯定律的应用 ，化学平衡状态的判断，化学平衡常数的计算，原电池反应原理的应用