Question

【题目】煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。

(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气，反应为：C(S) + H2O(g)CO(g) + H2(g) △H = + 131.3 kJ·mol－1一定温度下，在一个容积可变的容器中，发生上述反应，能确定该反应达到化学平衡状态的是_______________ (填标号)。

A．容器中的压强不变

B．1mol H—H键断裂的同时断裂2mol H—O键

C．v正(H2O) = v逆(H2O)

D．c(CO) = c(H2)

(2)一定条件下，利用CO与H2。反应可制得甲醇：CO(g) +2H2(g) CH3OH (g)图1表示该反应进行过程中的能量变化，图2表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4 molH2和一定量的CO后，CO和CH3OH的浓度随时间变化情况。

①根据图l，写出在该条件下CO制备甲醇气体的热化学方程式：___________。

②根据图2，计算该温度下反应CO(g) + 2H2(g) CH3OH (g)的平衡常数为____。

③以甲醇为燃料的新型燃料电池，正极通入O2，负极通入CH3OH，在KOH溶液中CH3OH与O2作用生成H2O和K2CO3 。 写出正极的电极反应式____________；放电时，OH－移向电池的_________(填“正”或“负")极。

(3)氯化铵溶液因NH4+离子水解使溶液呈______性，要使氯化铵溶液变为中性又不引入新杂质应选用_________(填“盐酸”或“氨水"或“氢氧化钠")。

(4)现有25℃时，pH=13的Ba(OH )2溶液。求：

① 该Ba(OH)2溶液中OH－的物质的量浓度为_____________________。

② 该Ba(OH)2溶液的物质的量浓度为_____________________。

(5)用惰性电极电解Cu(NO3)2溶液时，如果阴极上有1.92g铜析出，则阳极上产生气体的体积(标准状况下)约为____________L。

Answer 1

【答案】B C CO(g) + 2H2(g) CH3OH (g) △H1 ＝91 kJ·mol－1 12 O2 + 2H2O + 4e－= 4 OH－ 负 酸 氨水 1×10－1mol·L－1或 0.1mol·L－1 5×10－2mol·L－1或 0.05mol·L－1 0.336

【解析】

（1）反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度、含量等不再发生变化，以及由此衍生的其它量不变，可由此进行判断；

（2）①依据图象1结合热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出；

②计算出平衡时各物质的平衡浓度，根据平衡常数等于生成的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积可求得平衡常数；

③正极氧气得电子，原电池放电时OH－移向负极；

（3）根据铵根离子水解方程式回答；

（4）pH=13的Ba（OH）2溶液中c（OH－）= mol·L－1=0.1mol·L－1，

根据原子守恒得c[Ba（OH）2]= c（OH－）；

（1）C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ?mol－1，反应是气体体积增大的吸热反应，

a．一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中发生上述反应，反应前后气体的物质的量发生变化，随反应进行气体的物质的量增加，压强增大，保持恒压，容器中的压强始终不变，不能说明反应到达平衡，故a错误；

b．1 molH-H键断裂的同时断裂2mol H-O键，断裂2mol H-O键同时生成l molH-H键，说明反应到达平衡，故b正确．

c．反应速率之比等于化学方程式计量数之比，v正（CO）=v逆（H2O），说明水的正反应速率和逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故c正确；

d．根据反应可知，自始至终c（CO）=c（H2），不能说明反应到达平衡，故d错误；

故选bc；

（2）①根据上图1在该条件下CO制备甲醇的热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-91KJ·mol－1；

②根据平衡时CO的浓度为0.25mol·L－1可知，反应消耗的H2物质的量为2×2L×0.75mol·L－1=3mol，则平衡时H2的物质的量浓度为0.5mol·L－1，甲醇平衡浓度=0.75mol·L－1，根据平衡常数等于生成的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积可得，K==12L2·mol－2；

③以甲醇为燃料的新型燃料电池，正极通入O2，负极通入CH3OH，在KOH溶液中CH3OH与O2作用生成H2O和K2CO3 。 正极的电极反应式O2 + 2H2O + 4e－= 4 OH－；放电时，OH－移向电池的负极。

（3）氯化铵溶液因NH4+离子水解，NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋，使溶液呈酸性，要使氯化铵溶液变为中性又不引入新杂质应选用氨水。

（4）①pH=13的Ba（OH）2溶液中c（OH－）= mol·L－1=0.1mol·L－1，

②根据原子守恒得c[Ba（OH）2]= c（OH－）=0.05ol·L－1，；

（5）根据2Cu(NO3)2＋2H2O=2Cu＋O2↑＋4HNO3，得关系式：

V=0.336L。