Question

（17分）利用天然氣可制得以H2、CO等為主要組成的工業(yè)原料合成氣，反應(yīng)為：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。

（1）甲烷與水蒸氣反應(yīng)，被氧化的元素是 ，當(dāng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下35.84L合成氣時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是 。

（2）將2 mol CH4和5 mol H2O(g)通入容積為100L的反應(yīng)室，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖。

①達(dá)到A點(diǎn)所需的時(shí)間為5min，則v（H2）= ，100℃時(shí)平衡常數(shù)K= 。

②圖中的Pl P2（填“<”、“>”或“=”），A、B、C三點(diǎn)的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系是 。

（3）合成氣用于合成氨氣時(shí)需除去CO，發(fā)生反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H<0，

下列措施中能使增大的 （選填編號(hào)）。

A．降低溫度 B．恒溫恒容下充入He（g）

C．將H2從體系中分離 D．再通入一定量的水蒸氣

可用碳酸鉀溶液吸收生成的CO2，常溫下pH=10的碳酸鉀溶液中水電離的OH-的物質(zhì)的量濃度為 ，常溫下，0.1 mol·L-1KHCO3溶液pH>8，則溶液中c（H2CO3） c（CO32-）（填“>”、“=”或“<”）。

Answer 1

（17分）（1）C（碳）（1分） 2.4mol（2分）

（2）①0.006mol·L-1·min-1（2分） 6.75×10-4 mol2·L-2（2分）② < （2分） KC >KB> KA（2分）

（3）AC（2分） 1×10-4 mol·L-1（2分） >（2分）

【解析】

試題分析：（1）甲烷與水蒸氣反應(yīng)，甲烷中的碳元素由-4價(jià)變?yōu)榉磻?yīng)后CO中的+2價(jià)，化合價(jià)升高，失去電子被氧化。因此被氧化的元素是C；根據(jù)方程式可知，每產(chǎn)生4mol的氣體，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是6mol的電子，現(xiàn)在得到的氣體的物質(zhì)的量是：n=35.84L÷22.4L/mol=1.6mol，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是n(e-)=(1.6mol÷4) ×6=2.4mol；（2）①由于CH4的轉(zhuǎn)化率是0.5，所以發(fā)生反應(yīng)消耗的甲烷的物質(zhì)的量是2 mol×0.5=1mol，根據(jù)方程式可知，每有1mol的甲烷反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生3mol 的氫氣，所以v(H2)=3mol÷100L÷5min=0.006mol·L-1·min-1；在100℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各種物質(zhì)的濃度分別是：c(CH4)=0.01mol/L；c(H2O)=0.04mol/L；c(CO)=0.01mol/L；c(H2)=0.03mol/L，所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)是:；②根據(jù)圖像可知：在溫度不變時(shí)，在壓強(qiáng)為p1時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率大于p2時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率，由于該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，所以在溫度不變時(shí)，減小壓強(qiáng)，平衡向氣體體積增大的正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以壓強(qiáng)：Pl <P2；（3）CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A．降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)，n(CO2)增大，n(H2O)減小，所以n(CO2)/ n(H2O)增大，正確；B．恒溫恒容下充入He(g)，由于物質(zhì)的濃度都不變，所以平衡不發(fā)生移動(dòng)，n(CO2)/ n(H2O)不變，錯(cuò)誤；C．將H2從體系中分離,減小生成物的濃度，平衡正向移動(dòng)，n(CO2)增大，n(H2O)減小，所以n(CO2)/ n(H2O)增大，正確；D．再通入一定量的水蒸氣，即增大反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動(dòng)，n(CO2)增大，n(H2O)增大，而且平衡移動(dòng)趨勢(shì)是微弱的，所以n(CO2)/ n(H2O)反而減小，錯(cuò)誤。故正確選項(xiàng)是AC；常溫下pH=10的碳酸鉀溶液中,c(H+)=10-10mol/L，則c(OH-)=10-4mol/L，水溶液中的OH-就是水電離產(chǎn)生的，所以水電離的OH-的物質(zhì)的量濃度為10-4mol/L；在1KHCO3溶液中存在HCO3-的水解作用和它的電離作用，電離產(chǎn)生H+使溶液顯酸性；水解消耗H+，使溶液顯堿性，由于0.1 mol·L-1KHCO3溶液pH>8，則說(shuō)明HCO3-的水解作用大于電離作用，所以溶液中c（H2CO3）>c（CO32-）。

考點(diǎn)：考查氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、鹽的水解和電離的知識(shí)。

考點(diǎn)分析： 考點(diǎn)1：氧化還原反應(yīng) 考點(diǎn)2：化學(xué)平衡狀態(tài)及移動(dòng) 試題屬性

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