Question

I．已知：反应
4HCl（g）+O₂（g）

CuO/CuCI

400℃

 2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ/mol
H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）△H=-184kJ/mol

（1）H₂与O₂反应生成气态水的热化学方程式是

 

．
（2）断开1mol H-O 键所需能量约为

 

kJ．
II．实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择．化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求．试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：K=

c(H2)c(CO)

c(H2O)

，它所对应的化学方程式为：

 

．
（2）已知在400℃时，N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0  的K=0.5，则400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应V（N₂）_正

 

V（N₂）_逆（填：＞、＜、=、不能确定）欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH₃的体积百分数增加，可采取的正确措施是

 

（填序号）
A．缩小体积增大压强  B．升高温度   C．加催化剂   D．使氨气液化移走
（3）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
A（g）+3B（g）?2C（g）+D（s）△H，其化学平衡常数K与温度t的关系如下表：

t/K	300	400	500	…
K/（mol?L-1）2	4×106	8×107	K1	…

请完成下列问题：
①判断该反应的△H

 

0（填“＞”或“＜”）
②在一定条件下，能判断该反应一定达化学平衡状态的是

 

 （填序号）．
A．3v（B）_（正）=2v（C）_（逆）B．A和B的转化率相等
C．容器内压强保持不变   D．混合气体的密度保持不变
（4）以天然气（假设杂质不参与反应）为原料的燃料电池示意图如图所示．
①放电时，负极的电极反应式为

 

．
②假设装置中盛装100.0mL 3.0mol?L^-1 KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下体积为8 960mL．放电完毕后，电解质溶液中各离子浓度的大小关系为

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,反应热和焓变,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：基本概念与基本理论

分析：Ⅰ、（1）根据盖斯定律来解答；
（2）依据反应热=拆化学键吸收的能量-形成化学键放出的能量来解答；
Ⅱ、（1）根据平衡常数的定义判断反应的方程式；
（2）计算浓度商和平衡常数减小比较判断反应进行的方向，若Q=K，反应达到平衡，Q＜K，反应正向进行，Q＞K反应逆向进行；使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH₃的体积百分数增加，需要改变条件 满足化学反应速率增大，且平衡正向进行；
（3）分析图表平衡常数温度升高，平衡常数增大，平衡正向进行，正反应为吸热反应；结合平衡移动原理分析，正逆反应速率相同，各组分含量保持不变分析选项；
（4）①正极发生还原反应，氧气在正极放电生成氢氧根离子；
②计算氧气的物质的量，进而计算生成二氧化碳的物质的量，根据n（NaOH）与n（CO₂）比例关系判断反应产物，进而计算溶液中电解质物质的量，结合盐类水解与电离等判断．

解答： 解：Ⅰ、（1）①H₂（g）+Cl₂（g）═2HCl（g）△H=-184kJ/mol
②4HCl（g）+O₂（g）

CuO/CuCl  .

400℃

2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ/mol
根据盖斯定律①×2+②得：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6 kJ/mol；
故答案为：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6 kJ/mol；
（2）2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6 kJ/mol，△H=断裂化学键吸收的能量-形成化学键放出的能量=2×436KJ+498KJ-4×H-O=-483.6 kJ，则得到H-O的键能=463.4kJ；
故答案为：463.4；
Ⅱ（1）平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，平衡常数中，分子为生成物，分母为反应物，再结合质量守恒定律，所以该反应的方程式为C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
故答案为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）一段时间后，当N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol/L、1mol/L、2mol/L时，Qc=

4×4

4×23

=0.5，所以该状态是平衡状态，正逆反应速率相等，
欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH₃的体积百分数增加，
A．反应是气体体积减小的反应，缩小体积增大压强，反应速率增大，平衡逆向进行，故A正确；
B．反应是放热反应，升高温度，速率增大，平衡逆向进行，故B错误；  
C．加催化剂改变反应速率，不改变平衡，故C错误；
D．使氨气液化移走，平衡正向进行，反应速率减小，故D错误；
故答案为：=；A；
（3）①图表分析可知，平衡常数随温度升高增大，说明正反应为吸热反应，△H＞0，故答案为：＞； 
②A（g）+3B（g）?2C（g）+D（s）△H＞0，
A．反应速率之比等于化学方程式计量数之比，2v（B）_（正）=3v（C）_（逆），说明C的正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，但3v（B）_（正）=2v（C）_（逆）不能说明反应达到平衡状态，故A错误；
B．A和B的转化率相等与起始量、变化量有关，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C．反应前后气体体积减小，容器内压强保持不变，说明反应达到平衡状态，故C正确；  
 D．反应前后气体质量减小，体积不变，混合气体的密度保持不变说明反应达到平衡状态，故D正确；
故答案为：CD；
（4）①正极发生还原反应，氧气在正极放电生成氢氧根离子，正极电极反应式为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，负极是甲烷失电子在碱溶液中生成碳酸根离子，负极电极反应为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
故答案为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
②参与反应的氧气在标准状况下体积为8960mL，物质的量为

8.96L

22.4L/mol

=0.4mol，根据电子转移守恒可知，生成二氧化碳为

0.4mol×4

8

=0.2mol，n（NaOH）=0.1L×3.0mol?L^-1=0.3mol，n（NaOH）：n（CO₂）=0.3mol：0.2mol=3：2，介于1：1与2：1之间，故生成碳酸钾、碳酸氢钾，令碳酸钾、碳酸氢钾的物质的量分别为xmol、ymol，则x+y=0.2，2x+y=0.3，解得x=0.1，y=0.1，溶液中碳酸根水解，碳酸氢根的水解大于电离，溶液呈碱性，故c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根的水解程度大于碳酸氢根，故c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），钾离子浓度最大，水解程度不大，碳酸根浓度原大于氢氧根离子，故c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

点评：本题考查热化学方程式书写、化学平衡常数、平衡移动相关计算、原电池等，题目较为综合，涉及多方面的知识，难度中等，注意平衡标志判断，离子浓度大小比较的解题应用．