Question

化學反應變化過程及結果的研究．按要求回答問題：
（1）關于反應過程中能量變化的研究：
已知：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ/mol
②CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-b kJ/mol
③H₂O （g）=H₂O（l）△H=-c kJ/mol
則：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=

 

kJ?mol^-1．
（2）關于反應速率和限度的研究：
工業(yè)生產尿素的原理是以NH₃和CO₂為原料合成尿素CO（NH₂）₂，反應的化學方程式為：2NH₃ （g）+CO₂ （g）?0CO（NH₂）₂ （l）+H₂O （l），該反應的平衡常數(shù)（K）和溫度（T/℃）關系如下：

T/℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

①焓變△H

 

0 （填“＞”、“＜”或“=”）．
②在一定溫度和壓強下，若原料氣中的NH₃和CO₂的物質的量之比（氨碳比）

n(NH3)

n(CO2)

=x，如圖1是氨碳比（x）與CO₂平衡轉化率（α）的關系．下例說法正確的是

 

（A）NH₃的平衡轉化率隨著x增大而增大，上圖中的B點處，NH₃的平衡轉化率為32%
（B）圖中的D點處，未達到平衡狀態(tài)，且v（正）＜v（逆）
（C）當反應體系中H₂O的質量不再改變時，反應達到平衡狀態(tài)．
（3）關于電化學的研究：
Na₂FeO₄和Zn可以組成堿性電池，其反應的離子方程式為：2FeO₄^2-+3Zn+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe （OH）₃+4OH^-，請寫出放電時正極的電極反應式

 

．用該電池電解尿素CO（NH₂）₂的堿性溶液制氫的裝置示意圖如圖2（電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極）．當高鐵電池中有3.32g Na₂FeO₄放電時，電解尿素CO（NH₂）₂的堿性溶液的陰陽兩極共收集的氣體體積為

 

mL（標準狀況下）．
（4）關于電離平衡的研究：
人體血液里存在重要的酸堿平衡：CO₂+H₂O?₂CO₃

OH-

H+

HCO₃，使人體血液pH保持在7.35～7.45，否則就會發(fā)生酸中毒或堿中毒．其pH隨c（HCO₃^-）：c（H₂CO₃）變化關系如表：

c（HCO3-）：c（H2CO3）	1.0	17.8	20.0	22.4
pH	6.10	7.35	7.40	7.45

試回答：
①正常人體血液中，HCO₃^-的水解程度

 

電離程度（填“大于”、“小于”、“等于”）；
②人體血液酸中毒時，可注射

 

緩解（填選項）；
A．NaOH溶液 B．NaHCO₃溶液 C．NaCl溶液 D．Na₂SO₄溶液．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理,弱電解質在水溶液中的電離平衡,鹽類水解的應用

專題：

分析：（1）利用蓋斯定律，利用已知熱化學方程式進行加減構造目標熱化學方程式；
（2）①由溫度對反應平衡常數(shù)的影響和反應的吸放熱之間的關系分析；
②（A）隨著x增大，二氧化碳的轉化率增大，NH₃的平衡轉化率減��；
（B）圖中的D點處，未達到平衡狀態(tài)，CO₂平衡轉化率增大，則平衡正移；
（C）當反應體系中各組分的質量不再變化，說明反應達到平衡狀態(tài)；
（3）依據(jù)原電池反應，3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-，正極上FeO₄^2-發(fā)生還原反應；用該電池電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液制氫，電解池中的陽極為尿素失電子發(fā)生氧化反應，在堿性溶液中生成氮氣和碳酸根離子，電極反應為，CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，陰極上氫離子得電子生成氫氣，根據(jù)電子守恒計算；
（4）①根據(jù)人體血液的酸堿性確定碳酸氫根離子的電離和水解程度相對大�。�
②發(fā)生酸中毒時，應該用堿性物質緩解．

解答： 解：（1）已知①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ/mol
②CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-b kJ/mol
③H₂O （g）=H₂O（l）△H=-c kJ/mol
由蓋斯定律得：①-2×②+4×③得到2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-a-2×（-b）+4×（-c）=-a+2b-4ckJ/mol；
故答案為：-a+2b-4c；
（2）①該反應的K隨著溫度的升高而減小，說明升高溫度平衡逆向移動，所以該反應是放熱的，即△H＜0；
故答案為：＜；
②（A）若原料氣中的NH₃和CO₂的物質的量之比（氨碳比）

n(NH3)

n(CO2)

=x，隨著x增大，則氨氣的物質的量增大，二氧化碳的轉化率增大，NH₃的平衡轉化率減小，B點時，設氨氣為4mol，二氧化碳為1mol，則二氧化碳轉化了0.64mol，所以氨氣轉化了1.28mol，則氨氣的轉化率為

1.28

4

×100%=32%，故A錯誤；
（B）圖中的D點處，未達到平衡狀態(tài)，CO₂平衡轉化率增大，則平衡正移，所以v（正）＞v（逆），故B錯誤；
（C）當反應體系中各組分的質量不再變化，說明反應達到平衡狀態(tài)，則當反應體系中H₂O的質量不再改變時，反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；
故答案為：C．
（3）反應原理為：3Zn+2FeO₄^2-+8H₂0═3Zn（OH）₂+2Fe（0H）₃+40H^-，正極電極反應式為：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^ˉ，故答案為：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^-；用該電池電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液制氫，電解池中的陽極為尿素失電子發(fā)生氧化反應，在堿性溶液中生成氮氣和碳酸根離子，電極反應為，CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，陰極上氫離子得電子生成氫氣6H⁺+6e^-=3H₂↑，3.32g Na₂FeO₄放電時，轉移的電子為

2.32g

166g/mol

×3=0.06mol，所以電解生成的氮氣為0.01mol，氫氣為0.03mol，則氣體的總物質的量為0.04mol，其體積為0.04mol×2.24L/mol=0.896L=896mL；
故答案為：896；
（4）①人體血液pH值保持在7.35---7.45之間，則HCO₃^-的水解程度大于電離程度；
故答案為：大于；
②發(fā)生酸中毒時，應用堿性物質緩解；
A．NaOH溶液是強堿溶液具有強腐蝕性，故A不符合；
B．NaHCO₃溶液水解顯堿性，可以和酸反應起到緩解人體血液酸中毒，故B符合；
C．NaCl溶液是中性溶液不起作用，故C不符合；
D．Na₂SO₄溶液是中性溶液不能緩解血液的酸性，故D不符合；
故答案為：B．

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用、化學平衡的分析和應用、原電池和電解池原理的應∥電極反應書寫方法、鹽類水解的分析等，題目難度中等，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力、分析能力和計算能力．