Question

【題目】開發(fā)使用清潔能源，發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”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=+206.2kJ·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) △H>0，100°C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)己經(jīng)達(dá)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(qiáng)恒定

d.3v正(CH4) = v逆(H2)

（3）25°C時，在20mL0.lmol/L 氫氟酸中加入VmL0.lmol/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(diǎn)時pH=6，此時溶液中，c(F-)-c(Na+)=9. 9×10-7mol/L

C.②點(diǎn)時，溶液中的c(F- )=c(Na+)

D.③點(diǎn)時V=20mL，此時溶液中c(Na+)=0. lmol/L

（4）長期以來，一直認(rèn)為氟的含氧酸不存在。1971年美國科學(xué)家用氟氣通過細(xì)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】 CO(g) + H2O(g)CO2(g)+ H2(g) △H=-41.2 kJ·mol-1 cd BC H2O+HFO=HF+H2O2

【解析】本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、離子濃度大小比較，（1）①CH4(g)+ H2O(g) CO(g)+3H2(g)，②CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)，CO和水蒸氣反應(yīng)方程式為CO＋H2O=CO2＋H2，②－①得出：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g) △H=(165.0－206.2)kJ·mol－1=－41.2kJ·mol－1；（2）a、組分都是氣體，則氣體質(zhì)量不變，容器為恒容狀態(tài)，則氣體V不變，根據(jù)密度的定義，密度任何一時刻都相等，即密度不變不能作為達(dá)到平衡的標(biāo)志，故a錯誤；b、消耗甲烷，生成氫氣，化學(xué)反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故b錯誤；c、反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等，因此當(dāng)壓強(qiáng)不再改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故c正確；d、v正(CH4)說明反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，v逆(H2)說明反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，且兩者速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，因此能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故d正確；（3）A、pH=3的HF溶液中c(OH－)=10－11mol·L－1，HF為弱酸，OH－是由水電離產(chǎn)生，因此HF溶液中水電離出c(H＋)=10－11，NaF屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，F－發(fā)生水解，結(jié)合水電離出H＋，因此NaF溶液中水電離出c(OH－)=10－3mol·L－1，即水電離出c(H＋)=10－3mol·L－1，因此兩種溶液中水電離出c(H＋)不同，故A錯誤；B、根據(jù)電荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(F－)，得出c(F－)－c(Na＋)=c(H＋)－c(OH－)=10－6－10－8=9.9×10－7mol·L－1，故B正確；C、根據(jù)電荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(F－)，②點(diǎn)pH=7，即c(H＋)=c(OH－)，得出c(Na＋)=c(F－)，故C正確；D、混合后，n(Na＋)=20×10－3×0.1mol=2×10－3mol，混合后c(Na＋)=2×10－3/(20＋20)×10－3mol·L－1=0.05mol·L－1，故D錯誤；（4）根據(jù)信息，推出HFO＋H2O→HF＋A，HFO中H顯＋1價，O顯0價，F顯－1價，根據(jù)元素守恒，推出A為H2O2，即化學(xué)反應(yīng)方程式為HFO＋H2O=HF＋H2O2。