Question

（2011?金臺區模擬）I、圖1各物質是中學化學中常見的物質，甲、乙均是離子化合物，且陰、陽離子個數比為1：1．甲是發酵粉的主要成分，乙是一種常用的化肥．B、D常溫常壓下是氣體．請回答下列問題：

（1）甲的俗名是

小蘇打

．
（2）A、D物質的水溶液分別滴入酚酞試液后，溶液均顯紅色，說明溶液均顯

堿性

性，其原理是否相同？請用必要的文字加以解釋并寫出離子方程式：

不同，A溶液顯堿性是因為碳酸根離子發生水解，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，D溶液顯堿性是因為：NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-

．
（3）向飽和氯化鈉溶液中通入氣體D至飽和后，再通入足量的氣體B可制得物質甲，寫出該反應的化學方程式：

NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaCO₃+NH₄Cl

．
II、甲醇是一種可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景，工業上一般可采用如下反應來合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）→CH₃OH（g）．
（1）分析該反應并回答下列問題：
①平衡常數表達式為K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

．
②下列各項中，不能夠說明該反應已達到平衡的是

d

（填序號）．
a．恒溫、恒容條件下，容器內的壓強不發生變化
b．一定條件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等
c．一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變
d．一定條件下，單位時間內消耗2mol CO，同時生成1mol CH₃OH
（2）圖2是該反應在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線．

①該反應的焓變△H

＜

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②T₁和T₂溫度下的平衡常數大小關系是K₁

＞

K₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
③若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產率的是

b

．
a．升高溫度
b．將CH₃OH（g）從體系中分離
c．使用合適的催化劑d．充入He，使體系總壓強增大
（3）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ?mol^-1
則CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=

b-a-4c

2

kJ?mol^-1．
（4）2009年10月，中國科學院長春應用化學研究所在甲醇燃料電池技術方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動式電堆．甲醇燃料電池的工作原理如圖3所示．
①該電池工作時，b口通入的物質為

CH₃OH

，c口通入的物質為

O₂

．
②該電池正極的電極反應式為：

O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O

．

Answer 1

分析：I、甲、乙均是離子化合物，且陰、陽離子個數比為1：1．甲是發酵粉的主要成分，乙是一種常用的化肥，B、D常溫常壓下是氣體，甲分解生成A、B、C，則甲為NaHCO₃，A為Na₂CO₃，D溶液顯堿性，則D為氨氣，所以乙為NH₄HCO₃，以此來解答；
II、（1）①平衡常數等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；
②根據平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來分析；
（2）①由圖可知，先達到平衡的溫度大，溫度高時CO的轉化率低，則正反應為放熱反應；
②根據平衡常數表達式及溫度對平衡的影響來分析；
③增加甲醇產率，即化學平衡正向移動；
（3）根據蓋斯定律計算反應熱；
（4）由圖中質子的移動方向可知，a為負極，b為正極，結合甲醇燃燒的反應中元素的化合價變化來解答．

解答：解：I、甲、乙均是離子化合物，且陰、陽離子個數比為1：1．甲是發酵粉的主要成分，乙是一種常用的化肥，B、D常溫常壓下是氣體，甲分解生成A、B、C，則甲為NaHCO₃，A為Na₂CO₃，D溶液顯堿性，則D為氨氣，所以乙為NH₄HCO₃，
（1）甲為碳酸氫鈉，其俗名為小蘇打，故答案為：小蘇打；
（2）A為碳酸鈉，碳酸根離子水解使溶液顯堿性，水解反應為CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，D為氨氣，水溶液中一水合氨電離使溶液顯堿性，電離為NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，
故答案為：堿性；不同，A溶液顯堿性是因為碳酸根離子發生水解，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，D溶液顯堿性是因為：NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-；
（3）向飽和氯化鈉溶液中通入氣體D至飽和后，再通入足量的氣體B可制得物質甲，反應為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaCO₃+NH₄Cl，故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaCO₃+NH₄Cl；
II、（1）①平衡常數等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，則K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

，故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

；
②a．恒溫、恒容條件下，該反應為反應前后體積不等的反應，容器內的壓強不發生變化，即達到平衡狀態，故a不選；
b．一定條件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等，正逆反應速率相等，即達到平衡狀態，故b不選；
c．一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變，達到平衡狀態，故c不選；
d．一定條件下，單位時間內消耗2mol CO，同時生成1mol CH₃OH，為正反應方向的關系，不能確定正逆反應速率的關系，所以不能確定達到平衡狀態，故d選；
故答案為：d；
（2）①由圖可知，T₂先達到平衡，溫度大，溫度高時CO的轉化率低，則正反應為放熱反應，所以△H＜0，故答案為：＜；
②由K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

，升高溫度平衡逆向移動，則升高溫度K減小，T₁＜T₂，所以K₁＞K₂，故答案為：＞；
③增加甲醇產率，即化學平衡正向移動，則
a．該反應為放熱反應，升高溫度，化學平衡逆向移動，故a不選；
b．將CH₃OH（g）從體系中分離，平衡正向移動，可提高甲醇的產率，故b選；
c．使用合適的催化劑，對化學平衡移動無影響，不能提高產率，故c不選；
d．充入He，使體系總壓強增大，反應體系中物質的濃度不變，平衡不移動，不能提高產率，故d不選；
故答案為：b；
（3）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1，
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1，
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ?mol^-1，
根據蓋斯定律可知，則

①-②+③×4

2

可得CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=

(-a)-(-b)+(-c)×4

2

kJ/mol=

b-a-4c

2

kJ/mol，
故答案為：

b-a-4c

2

kJ/mol；
（4）由圖中質子的移動方向可知，a為負極，b為正極，在2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O中C元素的化合價升高，氧氣中氧元素的化合價降低，則甲醇為負極，氧氣為正極，
①該電池工作時，b口通入的物質為CH₃OH，c口通入的物質為O₂，故答案為：CH₃OH；O₂；
②正極中氧氣得電子，正極反應為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

點評：本題考查無機物的推斷，化學平衡、原電池、鹽類水解、反應熱的計算等多個知識點，綜合性較大，注重對高考常考考查點的考查，整體題目難度不大．