Question

甲、乙、丙、丁均為中學常見物質，且甲、乙、丙均含有同一種元素．一定條件下四種物質之間有如圖甲所示的轉化關系．請回答問題：

（1）若甲、丁分別為鐵和氯氣中的一種，則丙的酸性溶液露置于空氣中將變質．變質過程所發生反應的離子方程式為______．
（2）已知乙、丁均為空氣中含量最多的兩種單質，且由甲、丁和NaOH溶液構成的新型燃料電池放電時甲與丁作用轉化為乙（同時生成一種對生命活動有重要意義的物質），負極反應式為______．
（3）圖示轉化關系對應的反應既可以是非氧化還原反應，也可以是氧化還原反應．
①若丁為鹽酸且反應均為非氧化還原反應，則甲的水溶液的pH比丙的水溶液的pH______（填“大”或“小”）．
②若丁為單質，下列關于物質乙、丙所含的同一元素的價態的推斷，正確的是______．
a、乙一定更高　　b、丙一定更高　　c、乙和丙一樣高　　d、無法確定
（4）高溫下，利用天然氣生產合成氣的過程涉及上述圖示轉化關系（生成的H₂未標出），且丙能使石灰水變渾濁、“甲→乙”對應的反應為：CH₄+H₂O-CO+H₂（未配平，條件略）．
①當1mol甲與丁反應轉化為乙時吸收206.1kJ的熱量，1mol乙與丁反應轉化為丙時放出41.2kJ的熱量．則甲與丁直接轉化為乙的熱化學方程式為______（丁均為氣態）．
②將甲與丁混合于容積不變密閉容器中，甲將轉化為乙，且反應過程中甲濃度變化情況如圖所示．試推測：反應10min時，改變的外界條件可能是______．

③t℃時，乙轉化為丙反應化學平衡常數K=1.0，某時刻測得該溫度下的密閉容器中乙、丁、丙和氫氣的物質的量依次為0.5mol、8.5mol、2.0mol和2.0mol．此時反應正、逆反應速率的關系式是______（填代號）．
a．v（正）＞v（逆）　　b．v（正）＜v（逆）　　c．v（正）=v（逆）　D．無法判斷．

Answer 1

解：（1）甲、丁分別為鐵和氯氣中的一種，則符合條件的轉化為：Cl₂FeCl₃FeCl₂，所以丙是FeCl₂，FeCl₂的酸性溶液露置于空氣中將被氧氣氧化，原理是：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O；
（2）①空氣中含量最多的兩種單質是氮氣和氧氣，氨氣在純氧氣中燃燒可以生成氮氣，所以符合條件的轉化為：NH₃N₂NO，NH₃、O₂和NaOH溶液構成的新型燃料電池放電時，負極反應是：2NH₃+6OH^-═N₂+6H₂O+6e^-，
故答案為：2NH₃+6OH^-═N₂+6H₂O+6e^-；
（3）①若丁為鹽酸且反應均為非氧化還原反應，則轉化關系是：Na₂CO₃NaHCO₃NaCl，故甲為碳酸鈉，顯堿性，乙為碳酸氫鈉，丙為氯化鈉，顯中性，所以堿性：碳酸鈉＞氯化鈉，
故答案為：大；
②若丁為單質，符合轉換關系的可以是：NH₃N₂NO，或者是NaNa₂ONa₂O₂，所以乙、丙所含的同一元素的價態可以是升高了也可以是降低了，無法確定，故選d；
（4）①丙能使石灰水變渾濁，即為CO₂，甲→乙”對應的反應為：CH₄+H₂O-CO+H₂，所以符合條件的轉化關系是：CH₄COCO₂，故甲為CH₄，丁為H₂O，根據蓋斯定律，甲與丁直接轉化為乙的反應熱為：206.1kJ-41.2kJ=164.9KJ，故答案為：CH₄（g）+2H₂O=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+164.9aKJ/mol；
②根據圖示，反應10min時，甲的濃度開始減小，反應速率減慢，改變的條件是降低溫度（或及時分離出CO和H₂），
故答案為：降低溫度（或及時分離出CO和H₂）；
③根據濃度積常數和平衡常數之間的關系，
乙、丁、丙和氫氣的物質的量依次為0.5mol、8.5mol、2.0mol和2.0mol，根據方程式CO+H₂O═CO₂+H₂，則Qc=≈0.94＜1.0，即Qc＜K，所以化學反應向正向進行，v（正）＞v（逆），故選a．
分析：（1）根據鐵及化合物之間的性質來回答；
（2）空氣中含量最多的兩種單質是氮氣和氧氣，氨氣在純氧氣中燃燒可以生成氮氣；原電池的負極發生的是失電子的氧化反應；
（3）①根據溶液的酸堿性情況判斷其PH的大小；
②通過舉例子，符合轉換關系的可以是：NH₃N₂NO，或者是NaNa₂ONa₂O₂，來判斷元素的化合價升降情況；
（4）①根據蓋斯定律來書寫熱化學方程式；
②根據影像化學反應速率的因素結合圖示內容來回答；
③根據Qc和K的關系來計算判斷．
點評：本題是一道綜合知識題目，考查學生分析和解決問題的能力，綜合性強，難度大．