Question

開發(fā)使用清潔能源，發(fā)展“低碳經(jīng)濟”正成為科學(xué)家研究的主要課題。氫氣、甲醇是優(yōu)質(zhì)的清潔燃料，可制作燃料電池。

（1）甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化法制H2的主要轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下：

CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)? △H=+206．2 kJ·mol－1

CH4(g) + 2H2O(g)CO2(g) + 4H2(g)? △H=+165．0 kJ·mol－1

上述反應(yīng)所得原料氣中的CO能使合成氨的催化劑中毒，必須除去。工業(yè)上常采用催化劑存在下CO與水蒸氣反應(yīng)生成易除去的CO2，同時可制得等體積的氫氣的方法。此反應(yīng)稱為一氧化碳變換反應(yīng)，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是??????? 。

（2）生產(chǎn)甲醇的原料CO和H2來源于：CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)? ΔH>0

①一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖a。則A、B、C三點處對應(yīng)平衡常數(shù)（KA、KB、KC）的大小關(guān)系為___________。(填“<”、“>”、“=” )；

②100℃時，將1 mol CH4和2 mol H2O通入容積為1 L的定容密封容器中，發(fā)生反應(yīng)，能說明該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是__________

a．容器內(nèi)氣體密度恒定??

b．單位時間內(nèi)消耗0．1 mol CH4同時生成0．3 mol H2

c．容器的壓強恒定??????

d．3v正(CH4) = v逆(H2)

（3）25℃時，在20mL0．1mol/L氫氟酸中加入VmL0．1mol/LNaOH溶液，測得混合溶液的pH變化曲線如圖所示，下列說法正確的是_____。

A．pH＝3的HF溶液和pH＝11的NaF溶液中， 由水電離出的c(H+)相等

B．①點時pH＝6，此時溶液中，c(F－)－c(Na+)＝9．9×10-7mol/L

C．②點時，溶液中的c(F－)＝c(Na+)

D．③點時V＝20mL，此時溶液中c(Na+)＝0．1mol/L

（4）長期以來，一直認為氟的含氧酸不存在。1971年美國科學(xué)家用氟氣通過細冰末時獲得HFO，其結(jié)構(gòu)式為H—O—F。HFO與水反應(yīng)得到HF和化合物A，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為????????????????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1） CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)? △H=－41．2 kJ·mol－1?????? （2分）

（2）① KC = KB >KA??? ? （2分）

② cd???? （2分）

（3）BC??? （2分）

（4）H2O＋HFO=HF＋H2O2? （2分）

【解析】

試題分析：（1） 先對已知熱化學(xué)方程式編號為①②，觀察發(fā)現(xiàn)②-①可得，CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)? △H=－41．2 kJ·mol－1；

（2）① 平衡常數(shù)指各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，所以B、C兩點是相同的溫度，所以KC = KB，然后A、B兩點相比，從A到B，甲烷的轉(zhuǎn)化率變大，說明向正向移動，化學(xué)平衡常數(shù)變大，所以KB>KA ，所以答案是KC = KB >KA；

② 該容器的體積保持不變，根據(jù)質(zhì)量守恒定律知，反應(yīng)前后混合氣體的質(zhì)量不變，所以容器內(nèi)氣體的密度不變，所以不能表明達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故a錯誤；單位時間內(nèi)消耗0．1 mol CH4同時生成0．3 mol H2，都代表v正，所以不能表明達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故b錯誤；隨反應(yīng)進行混合氣體總物質(zhì)的量增大，容器容積不變，壓強增大，當容器的壓強恒定時，說明到達平衡，故c正確；3v正(CH4) = v逆(H2)，物質(zhì)的正逆速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，反應(yīng)到達平衡，故d正確，所以選cd；

（3）pH＝3的HF溶液，由水電離出的c(H+)＝＝10-11mol·L－1，pH＝11的NaF溶液中，由水電離出的c(H+)＝10-14/10-11＝10-3mol·L－1，A錯；①點時，根據(jù)電子守恒，c(OH－)＋c(F－)＝c(Na+)＋c(H＋)，c(F－)－c(Na+)＝c(H＋)－c(OH－)＝10-6－＝9．9×10-7mol/L，B對；根據(jù)電子守恒，c(OH－)＋c(F－)＝c(Na+)＋c(H＋)，②點時pH=7，溶液中的c(H＋)－c(OH－)，所以c(F－)＝c(Na+)，C對；③點時V＝20mL，此時溶液中c(Na+)＝＝0．05mol/L，所以選BC；

（4）電負性F＞O，故H-O-F中F元素表現(xiàn)-1價，與水反應(yīng)生成HF，發(fā)生水解反應(yīng)，可推知A為H-O-O-H，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：H2O+HFO=HF+H2O2。

考點：考查熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡圖象及影響因素、平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)判斷、弱電解質(zhì)的電離、離子濃度比較等。