Question

1．在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），不同溫度下達到平衡時，反應體系中各物質的濃度如表：

溫度	CH4（g）	H2O（g）	CO（g）	H2（g）
500K	0.8mol/L	0.8mol/L	0.2mol/L	0.6mol/L
800K	0.6mol/L	0.6mol/L	0.4mol/L	1.2mol/L
1000K	0.4mol/L	0.4mol/L	0.6mol/L	1.8mol/L

（1）該反應的平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}）c（CO）}{c（C{H}_{4}）c（{H}_{2}O）}$，正反應為吸熱反應（填放熱、吸熱）．
（2）能判斷該反應是否已達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是ad
a．容器壓強不變         b．c（CH₄）=c（H₂O）
c．v_正（CH₄）=v_逆（H₂）       d．混合氣體中c（CO）不變
氮化鋁是共價鍵化合物，高碳熱還原制備氮化鋁的總反應化學方程式為（未配平）：
Al₂O₃（s）+C（s）+N₂（g）→AlN（s）+CO（g）   …①
某氮化鋁樣品中含有氧化鋁雜質．已知氮化鋁和NaOH溶液能反應，并產(chǎn)生氨氣，其反應方程式為：AlN+NaOH+H₂O→NaAlO₂+NH₃↑…②，
氧化鋁也能與氫氧化鈉溶液反應而全部溶解…③
（3）配平化學化學方程式①：1Al₂O₃（s）+3C（s）+1N₂（g）→2AlN（s）+3CO（g）
（4）反應②中產(chǎn)生氣體的檢驗方法為濕潤的紅色石蕊試紙遇到氣體變藍；反應③的離子方程式Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．

Answer 1

分析 （1）平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$；圖表中數(shù)據(jù)分析，隨溫度升高反應物濃度達到平衡后減小，生成物濃度增大，說明升溫平衡正向進行；
（2）化學平衡狀態(tài)的標志：正逆反應速率相等，各組分含量保持不變，據(jù)此回答；
（3）標注元素化合價變化計算電子總數(shù)，結合電子守恒、原子守恒配平書寫化學方程式；
（4）反應②中產(chǎn)生氣體為氨氣，利用氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍檢驗，氧化鋁溶于氫氧化鈉溶于生成偏鋁酸鈉和水；

解答 解：（1）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}）c（CO）}{c（C{H}_{4}）c（{H}_{2}O）}$，圖表中數(shù)據(jù)分析，隨溫度升高反應物濃度達到平衡后減小，生成物濃度增大，說明升溫平衡正向進行，正反應為吸熱反應，
故答案為：$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}）c（CO）}{c（C{H}_{4}）c（{H}_{2}O）}$；吸熱；
（2）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），反應是氣體體積增大的吸熱反應，
a．反應前后氣體物質的量變化，容器壓強不變說明反應達到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．c（CH₄）=c（H₂O）不能說明正逆反應速率相同，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c．速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比為正反應速率之比，3v_正（CH₄）=v_逆（H₂）說明氫氣正逆反應速率相同，但v_正（CH₄）=v_逆（H₂）不能說明正逆反應速率相同，故c錯誤；
d．混合氣體中c（CO）不變是平衡標志，故d正確；
故答案為：ad；
（3）反應中碳元素化合價0價變化為+2價，電子轉移為2e^-，氮元素0價變化為-3價，電子轉移6e^-，電子守恒配平碳前系數(shù)3，結合原子守恒配平得到化學方程式為：Al₂O₃（s）+3C（s）+N₂（g）?2AlN（g）+3CO（g），
故答案為：1、3、1、2、3；
（4）氮化鋁和NaOH溶液能反應，并產(chǎn)生氨氣，鉀鹽氨氣的方法是，氣體遇到濕潤的紅色石蕊試紙變藍，氧化鋁也能與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和水，反應的離子方程式為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：濕潤的紅色石蕊試紙遇到氣體變藍；Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．

點評 本題考查學生對平衡常數(shù)K的改變與平衡移動之間的關系的理解、影響化學平衡的因素、用平衡常數(shù)K進行簡單的計算能力、物質性質和離子方程式書寫、化學方程式配平，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．