Question

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=+165.0kJ?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
①一定條件下CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖a．則A、B、C三點處對應(yīng)平衡常數(shù)（K_A、K_B、K_C）的大小關(guān)系為

 

．（填“＜”、“＞”、“=”）；
②100℃時，將1mol CH₄和2mol H₂O通入容積為1L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(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0.1mol CH₄同時生成0.3molH₂
c．容器的壓強(qiáng)恒定
d．3v_正（CH₄）=v_逆（H₂）
（3）25℃時，在20mL0.1mol/L氫氟酸中加入VmL0.1mol/L NaOH溶液，測得混合溶液的pH變化曲線如圖b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(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

考點：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律書寫目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（2）①平衡常數(shù)只受溫度影響，處于等溫線上各點平衡常數(shù)相等，由圖可知，壓強(qiáng)一定時，溫度T₂條件下，甲烷的轉(zhuǎn)化率更大，則反應(yīng)進(jìn)行的程度更大；
②達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，百分含量不變，以及由此衍生其它一些物理量不變，據(jù)此結(jié)合選項判斷；
（3）A．酸或堿抑制水電離，含有弱根離子的鹽促進(jìn)水電離；
B．根據(jù)電荷守恒計算；
C．根據(jù)電荷守恒計算；
D．等物質(zhì)的量的氫氟酸和氫氧化鈉恰好反應(yīng)生成氟化鈉，溶液呈堿性，根據(jù)電荷守恒判斷，注意等體積混合時，不水解離子濃度變?yōu)樵瓉淼囊话耄?br />（4）電負(fù)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．

解答： 解：（1）已知：①CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ?mol^-1
②CH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，②-①得：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2 kJ?mol^-1，
故答案為：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2 kJ?mol^-1；
（2）①平衡常數(shù)只受溫度影響，B、C處于等溫線上，平衡常數(shù)相等，由圖可知，壓強(qiáng)一定時，溫度T₂條件下，甲烷的轉(zhuǎn)化率更大，則反應(yīng)進(jìn)行的程度更大，比溫度T₁時的平衡常數(shù)大，故平衡常數(shù)K_C=K_B＞K_A，
故答案為：K_C=K_B＞K_A；
②a．100℃時，反應(yīng)混合物都是氣體，混合氣體總質(zhì)量不變，容器的容積不變，容器內(nèi)氣體密度始終不變，不能說明得到平衡，故a錯誤；
b．單位時間內(nèi)消耗0.1mol CH₄同時生成0.3molH₂，反應(yīng)始終按此比例進(jìn)行，不能說明到達(dá)平衡，故b錯誤；
c．隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量增大，容器容積不變，壓強(qiáng)增大，當(dāng)容器的壓強(qiáng)恒定時，說明到達(dá)平衡，故c正確；
d．3v_正（CH₄）=v_逆（H₂），不能物質(zhì)的正逆速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，反應(yīng)到達(dá)平衡，故d正確，
故答案為：cd；
（3）A．氫氟酸抑制水電離，氟化鈉促進(jìn)水電離，所以pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中，由水電離出的不相等，故錯誤；
B．①點時pH=6，溶液中存在電荷守恒，c（F^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），所以c（F^-）-c（Na⁺）=c（H⁺）-c（OH^-）=9.9×10^-7mol/L，故正確；
C．②點時，溶液呈中性，c（OH^-）=c（H⁺），溶液中存在電荷守恒，c（F^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），所以c（F^-）=c（Na⁺），故正確；
D．③點時V=20mL，此時溶液中溶質(zhì)在氟化鈉，溶液呈堿性，根據(jù)電荷守恒知c（F^-）＜c（Na⁺），但等體積混合時不水解的離子濃度變?yōu)樵瓉淼囊话耄�所以c（F^-）＜c（Na⁺）=0.05mol/L，故錯誤；
故選BC；
（4）電負(fù)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，
故答案為：H₂O+HFO=HF+H₂O₂．

點評：本題比較綜合，涉及熱化學(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，（3）中注意溶液中離子濃度等量關(guān)系，經(jīng)�？紤]電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子恒等式等．