Question

I．已知：反應(yīng)
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與O₂反應(yīng)生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式是

 

．
（2）斷開(kāi)1mol H-O 鍵所需能量約為

 

kJ．
II．實(shí)施以減少能源浪費(fèi)和降低廢氣排放為基本內(nèi)容的節(jié)能減排政策，是應(yīng)對(duì)全球氣候問(wèn)題、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇．化工行業(yè)的發(fā)展必須符合國(guó)家節(jié)能減排的總體要求．試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決下列問(wèn)題：
（1）已知某反應(yīng)的平衡表達(dá)式為：K=

c(H2)c(CO)

c(H2O)

，它所對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
（2）已知在400℃時(shí)，N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0  的K=0.5，則400℃時(shí)，在0.5L的反應(yīng)容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)，一段時(shí)間后，測(cè)得N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol，則此時(shí)反應(yīng)V（N₂）_正

 

V（N₂）_逆（填：＞、＜、=、不能確定）欲使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快，同時(shí)使平衡時(shí)NH₃的體積百分?jǐn)?shù)增加，可采取的正確措施是

 

（填序號(hào)）
A．縮小體積增大壓強(qiáng)  B．升高溫度   C．加催化劑   D．使氨氣液化移走
（3）在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：
A（g）+3B（g）?2C（g）+D（s）△H，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如下表：

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

請(qǐng)完成下列問(wèn)題：
①判斷該反應(yīng)的△H

 

0（填“＞”或“＜”）
②在一定條件下，能判斷該反應(yīng)一定達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的是

 

 （填序號(hào)）．
A．3v（B）_（正）=2v（C）_（逆）B．A和B的轉(zhuǎn)化率相等
C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變   D．混合氣體的密度保持不變
（4）以天然氣（假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)）為原料的燃料電池示意圖如圖所示．
①放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．
②假設(shè)裝置中盛裝100.0mL 3.0mol?L^-1 KOH溶液，放電時(shí)參與反應(yīng)的氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為8 960mL．放電完畢后，電解質(zhì)溶液中各離子濃度的大小關(guān)系為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：Ⅰ、（1）根據(jù)蓋斯定律來(lái)解答；
（2）依據(jù)反應(yīng)熱=拆化學(xué)鍵吸收的能量-形成化學(xué)鍵放出的能量來(lái)解答；
Ⅱ、（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義判斷反應(yīng)的方程式；
（2）計(jì)算濃度商和平衡常數(shù)減小比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，若Q=K，反應(yīng)達(dá)到平衡，Q＜K，反應(yīng)正向進(jìn)行，Q＞K反應(yīng)逆向進(jìn)行；使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快，同時(shí)使平衡時(shí)NH₃的體積百分?jǐn)?shù)增加，需要改變條件 滿(mǎn)足化學(xué)反應(yīng)速率增大，且平衡正向進(jìn)行；
（3）分析圖表平衡常數(shù)溫度升高，平衡常數(shù)增大，平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析，正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變分析選項(xiàng)；
（4）①正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣在正極放電生成氫氧根離子；
②計(jì)算氧氣的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算生成二氧化碳的物質(zhì)的量，根據(jù)n（NaOH）與n（CO₂）比例關(guān)系判斷反應(yīng)產(chǎn)物，進(jìn)而計(jì)算溶液中電解質(zhì)物質(zhì)的量，結(jié)合鹽類(lèi)水解與電離等判斷．

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
根據(jù)蓋斯定律①×2+②得：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6 kJ/mol；
故答案為：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6 kJ/mol；
（2）2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6 kJ/mol，△H=斷裂化學(xué)鍵吸收的能量-形成化學(xué)鍵放出的能量=2×436KJ+498KJ-4×H-O=-483.6 kJ，則得到H-O的鍵能=463.4kJ；
故答案為：463.4；
Ⅱ（1）平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，平衡常數(shù)中，分子為生成物，分母為反應(yīng)物，再結(jié)合質(zhì)量守恒定律，所以該反應(yīng)的方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）一段時(shí)間后，當(dāng)N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量分別為2mol/L、1mol/L、2mol/L時(shí)，Qc=

4×4

4×23

=0.5，所以該狀態(tài)是平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相等，
欲使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快，同時(shí)使平衡時(shí)NH₃的體積百分?jǐn)?shù)增加，
A．反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，縮小體積增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，平衡逆向進(jìn)行，故A正確；
B．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，速率增大，平衡逆向進(jìn)行，故B錯(cuò)誤；  
C．加催化劑改變反應(yīng)速率，不改變平衡，故C錯(cuò)誤；
D．使氨氣液化移走，平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)速率減小，故D錯(cuò)誤；
故答案為：=；A；
（3）①圖表分析可知，平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說(shuō)明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0，故答案為：＞； 
②A（g）+3B（g）?2C（g）+D（s）△H＞0，
A．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，2v（B）_（正）=3v（C）_（逆），說(shuō)明C的正逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，但3v（B）_（正）=2v（C）_（逆）不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．A和B的轉(zhuǎn)化率相等與起始量、變化量有關(guān)，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)前后氣體體積減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；  
 D．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量減小，體積不變，混合氣體的密度保持不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：CD；
（4）①正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣在正極放電生成氫氧根離子，正極電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，負(fù)極是甲烷失電子在堿溶液中生成碳酸根離子，負(fù)極電極反應(yīng)為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
②參與反應(yīng)的氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為8960mL，物質(zhì)的量為

8.96L

22.4L/mol

=0.4mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成二氧化碳為

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與2：1之間，故生成碳酸鉀、碳酸氫鉀，令碳酸鉀、碳酸氫鉀的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則x+y=0.2，2x+y=0.3，解得x=0.1，y=0.1，溶液中碳酸根水解，碳酸氫根的水解大于電離，溶液呈堿性，故c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根的水解程度大于碳酸氫根，故c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），鉀離子濃度最大，水解程度不大，碳酸根濃度原大于氫氧根離子，故c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點(diǎn)評(píng)：本題考查熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、化學(xué)平衡常數(shù)、平衡移動(dòng)相關(guān)計(jì)算、原電池等，題目較為綜合，涉及多方面的知識(shí)，難度中等，注意平衡標(biāo)志判斷，離子濃度大小比較的解題應(yīng)用．