Question

（1）在恒容绝热（不与外界交换能量）条件下进行2A（g）+2B（g）?3C（g）+D（s）的反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高，则该反应的化学平衡常数（K）与温度的变化关系

 

．（填“A”或“B”）

物质	A	B	C	D
起始投料/mol	2	2	3	0

A．K随温度的升高而变大    B．K随温度的升高而减小    C．K与温度无关
（2）在25℃下，把20ml pH=4的NaHSO₄溶液逐滴加入到20ml 1 mol?L^-1的Na₂CO₃溶液中，充分反应后向溶液中逐滴加入0.01mol?L^-1的BaCl₂溶液，先生成

 

沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为

 

．已知25℃时K_sp[BaSO₄]=1.1×10^-11，K_SP[BaCO₃]=5.1×10^-9．
（3）在25℃下，将a mol?L^-1的氨水与0.01mol?L^-1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中
c（NH⁺₄）=c（Cl^-），则溶液显

 

性（填“酸”“碱”或“中”）：用含a的代数式表示NH₃?H₂O的电离常数K_b=

 

．
（4）工业上利用天然气（主要成分为CH₄）与CO₂进行高温重整制备CO（同时产生有氢气），已知CH₄、H₂和CO的燃烧热（△H）分别为-890.3kJ/mol、-285.8kJ/mol和-283.0kJ/mol，则该热化学反应方程式为

 

．
（5）常温下，向V₁升pH=a的NH₃?H₂O溶液中加入V₂升pH=b的盐酸溶液（其中a+b=14）．若反应后溶液的pH＜7，则V₁与V₂的大小关系为

 

（填“＞”“=”“＜”“或“无法确定”）．
（6）最近科学家再次提出“绿色化学”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO₂转变为可再生燃料甲醇．甲醇可制作燃料电池，写出以稀硫酸为电解质甲醇燃料电池负极反应式

 

．当电子转移的物质的量为

 

时，参加反应的氧气的体积是6.72L（标准状况下）．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,热化学方程式,常见化学电源的种类及其工作原理,pH的简单计算,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）随反应进行，混合气体总的物质的量减小，恒容绝热条件下测得体系压强升高，由pV=nRT可知，只能是温度升高，说明正反应为放热反应，结合温度对平衡移动的影响判断；
（2）NaHSO₄的物质的量为0.02L×10^-4mol/L=2×10^-6mol，Na₂CO₃的物质的量=0.02L×1mol/L=0.02mol，发生反应CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，由方程式可知，只有极小部分碳酸根转化为碳酸氢根，反应后溶液中c（SO₄^2-）=10^-4mol/L，c（CO₃^2-）≈1mol/L，根据溶度积计算SO₄^2-、CO₃^2-沉淀时需要Ba²⁺离子浓度，据此判断；
（3）根据电荷守恒判断溶液中氢离子与氢氧根离子浓度的相对大小，进而判断溶液的酸碱性；
溶液中存在平衡NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，根据溶液的pH值计算溶液中c（OH^-），根据氯离子浓度计算c（NH₄⁺），利用物料守恒计算溶液中c（NH₃．H₂O），代入NH₃?H₂O的电离常数表达式计算；
（4）根据各物质的燃烧热书写各物质燃烧的热化学方程式，再根据盖斯定律书写目标热化学方程式；
（5）在常温下，向V₁L pH=a的氨水溶液中c（OH^-）=10 ^a-14 mol/L，V₂L pH=b的盐酸溶液中c（H⁺）=10^-b mol/L，且a+b=14，所以c（OH^-）=c（H⁺）=10^-b mol/L=10 ^a-14 mol/L＜c（NH₃．H₂O），等体积混合时，氨水电离的氢氧根与盐酸恰好中和，氨水的电离程度不大，故剩余大量的氨水，溶液呈碱性；
（6）负极发生氧化反应，甲醇在负极上失去电子，酸性条件下生成碳酸根与氢离子；根据n=

V

Vm

计算氧气的物质的量，反应中O元素由0价降低为-2价，据此计算转移电子．

解答： 解：（1）随反应进行，混合气体总的物质的量减小，恒容绝热条件下测得体系压强升高，由pV=nRT可知，只能是温度升高，说明正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，
故答案为：B；
（2）NaHSO₄的物质的量为0.02L×10^-4mol/L=2×10^-6mol，Na₂CO₃的物质的量=0.02L×1mol/L=0.02mol，发生反应CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，由方程式可知，只有极小部分碳酸根转化为碳酸氢根，反应后溶液中c（SO₄^2-）=10^-4mol/L，c（CO₃^2-）≈1mol/L，SO₄^2-沉淀时需要Ba²⁺离子浓度=

1.1×10-11

10-4

mol/L=1.1×10^-71mol/L，CO₃^2-沉淀时需要Ba²⁺离子浓度=

5.1×10-9

1

mol/L=5.1×10^-9mol/L＜1.1×10^-71mol/L，故CO₃^2-首先沉淀，析出BaCO₃沉淀，离子方程式为Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，
故答案为：BaCO₃；Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓；
（3）根据电荷守恒有c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），由于c（NH₄⁺）=c（Cl^-），故c（H⁺）=c（OH^-），溶液呈中性，故溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=

1

2

×0.01mol?L^-1=0.005mol?L^-1，故混合后溶液中c（NH₃．H₂O）=

1

2

×amol?L^-1-0.005mol?L^-1=（0.5a-0.005）mol/L，NH₃?H₂O的电离常数K_b=

10-7×0.005

0.5a-0.005

=

10-9

a-0.01

，
故答案为：中；

10-9

a-0.01

；
（4）已知CH₄、H₂和CO的燃烧热分别为890.3kJ?mol^-1、285.8kJ?mol^-1、283.0kJ?mol^-1，热化学方程式为：
①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ?mol^-1
②H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ?mol^-1
③CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1
由盖斯定律①-②×2-③×2得到：CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.3KJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.3KJ/mol；
（5）在常温下，向V₁L pH=a的氨水溶液中c（OH^-）=10 ^a-14 mol/L，V₂L pH=b的盐酸溶液中c（H⁺）=10^-b mol/L，且a+b=14，所以c（OH^-）=c（H⁺）=10^-b mol/L=10 ^a-14 mol/L＜c（NH₃．H₂O），等体积混合时，氨水电离的氢氧根与盐酸恰好中和，氨水的电离程度不大，故剩余大量的氨水，溶液呈碱性，若反应后溶液的pH＜7，则盐酸的体积应大于氨水体积，所以v₁和v₂的关系为V₁＜V₂，
故答案为：V₁＜V₂；
（6）负极发生氧化反应，甲醇在负极上失去电子，酸性条件下生成二氧化碳与氢离子，负极电极反应式为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺；氧气的物质的量=

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol，反应中O元素由0价降低为-2价，故转移电子=0.3mol×4=1.2mol，
故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺；1.2mol．

点评：本题综合性较强，涉及平衡常数及化学平衡影响因素、溶度积的应用、弱电解质的电离平衡、热化学方程式书写、原电池等，属于拼合型题目，题量较大，对学生的心理有较高的要求，难度较大，（6）中电极反应式的书写为易错点，注意电解质溶液的酸碱性．