Question

【题目】开发使用清洁能源，发展“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。

（1）甲烷水蒸气转化法制H2的主要转化反应如下：

CH4(g)+ H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206.2kJ·mol-1

CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H=+165.0 kJ·mol-1

上述反应所得原料气中的CO能使合成氨的催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2，同时可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是__________________。

（2）生产甲醇的原料CO和H2来源于：CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g) △H>0，100°C时，将1 mol CH4和2 mol H2O通入容积为1 L的定容密封容器中，发生反应，能说明该反应己经达到平衡状态的是_________________。

a.容器内气体密度恒定

b.单位时间内消耗0.1 mol CH4同时生成0.3 mol H2

c.容器的压强恒定

d.3v正(CH4) = v逆(H2)

（3）25°C时，在20mL0.lmol/L 氢氟酸中加入VmL0.lmol/LNaOH 溶液，测得混合溶液的pH变化曲线如图所示，下列说法正确的是_____________。

A.pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中，由水电离出的c(H+)相等

B.①点时pH=6，此时溶液中，c(F-)-c(Na+)=9. 9×10-7mol/L

C.②点时，溶液中的c(F- )=c(Na+)

D.③点时V=20mL，此时溶液中c(Na+)=0. lmol/L

（4）长期以来，一直认为氟的含氧酸不存在。1971年美国科学家用氟气通过细冰末时获得HFO，其结构式为H-O-F。HFO与水反应得到HF和化合物A，该反应的化学方程式为___________________。

Answer 1

【答案】 CO(g) + H2O(g)CO2(g)+ H2(g) △H=-41.2 kJ·mol-1 cd BC H2O+HFO=HF+H2O2

【解析】本题考查热化学反应方程式的书写、化学平衡状态的判断、离子浓度大小比较，（1）①CH4(g)+ H2O(g) CO(g)+3H2(g)，②CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)，CO和水蒸气反应方程式为CO＋H2O=CO2＋H2，②－①得出：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g) △H=(165.0－206.2)kJ·mol－1=－41.2kJ·mol－1；（2）a、组分都是气体，则气体质量不变，容器为恒容状态，则气体V不变，根据密度的定义，密度任何一时刻都相等，即密度不变不能作为达到平衡的标志，故a错误；b、消耗甲烷，生成氢气，化学反应向正反应方向进行，不能说明反应达到平衡，故b错误；c、反应前后气体系数之和不相等，因此当压强不再改变，说明反应达到平衡，故c正确；d、v正(CH4)说明反应向正反应进行，v逆(H2)说明反应向逆反应进行，且两者速率之比等于化学计量数之比，因此能说明反应达到平衡，故d正确；（3）A、pH=3的HF溶液中c(OH－)=10－11mol·L－1，HF为弱酸，OH－是由水电离产生，因此HF溶液中水电离出c(H＋)=10－11，NaF属于强碱弱酸盐，F－发生水解，结合水电离出H＋，因此NaF溶液中水电离出c(OH－)=10－3mol·L－1，即水电离出c(H＋)=10－3mol·L－1，因此两种溶液中水电离出c(H＋)不同，故A错误；B、根据电荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(F－)，得出c(F－)－c(Na＋)=c(H＋)－c(OH－)=10－6－10－8=9.9×10－7mol·L－1，故B正确；C、根据电荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(F－)，②点pH=7，即c(H＋)=c(OH－)，得出c(Na＋)=c(F－)，故C正确；D、混合后，n(Na＋)=20×10－3×0.1mol=2×10－3mol，混合后c(Na＋)=2×10－3/(20＋20)×10－3mol·L－1=0.05mol·L－1，故D错误；（4）根据信息，推出HFO＋H2O→HF＋A，HFO中H显＋1价，O显0价，F显－1价，根据元素守恒，推出A为H2O2，即化学反应方程式为HFO＋H2O=HF＋H2O2。