Question

近年來，化學工作者在C、N的應(yīng)用研究上取得了一些重要成果．
（1）已知：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O△H=-725.76kJ/mol
CH₃OCOOCH₃（l）+3O₂（g）=3CO₂（g）+3H₂O△H=-1299.80kJ/mol
則2CH₃OH（l）+CO₂（g）=CH₃OCOOCH₃（l）+H₂O（l）△H=

 

．
（2）在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離去除CO₂，還要求提供充足的O₂．某種電化學裝置可實現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料．已知該反應(yīng)的陽極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，則陰極反應(yīng)為

 

．有人提出，可以設(shè)計反應(yīng)2CO=2C+O₂（△H＞0）來消除CO的污染．請你判斷上述反應(yīng)是否能自發(fā)進行，并說明理由

 

．
（3）將CO₂和H₂在催化劑作用下合成CH₃OH．一定溫度下，在一體積為1L密閉容器中投1mol CO₂和3mol H₂發(fā)生如下反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0在溫度T₁時，當反應(yīng)達到平衡時，測得n（H₂）=2.4mol；其它條件不變，在溫度T₂時，當反應(yīng)達到平衡時，測得n（CO₂）=0.82mol，則T₂

 

T₁．（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）汽車安全氣囊是行車安全的重要保障．當車輛發(fā)生碰撞的瞬間，安全裝置通電點火使其中的固體粉末分解釋放出大量的氮氣形成氣囊，從而保護司機及乘客免受傷害．為研究安全氣囊工作的化學原理，取安全裝置中的固體粉末進行實驗．經(jīng)組成分析，確定該粉末僅含Na、Fe、N、O四種元素．水溶性試驗表明，固體粉末部分溶解，經(jīng)檢測，可溶物為化合物甲；不溶物為紅棕色固體，可溶于鹽酸．取13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮氣和單質(zhì)乙，生成的氮氣折合成標準狀況下的體積為6.72L．單質(zhì)乙在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應(yīng)生成化合物丙和另一種單質(zhì)．化合物丙與空氣接觸可轉(zhuǎn)化為可溶性鹽．
請回答下列問題：
a．甲的化學式為

 

，丙的電子式為

 

．
b．若丙在空氣中轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽，則反應(yīng)的化學方程式為

 

．
c．單質(zhì)乙與紅棕色粉末發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為

 

，安全氣囊中紅棕色粉末的作用是

 

．
d．以下物質(zhì)中，有可能作為安全氣囊中紅棕色粉末替代品的是

 

．
A．KCl  B．KNO₃  C．Na₂S  D．CuO．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學電源新型電池,常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用,無機物的推斷

專題：化學反應(yīng)中的能量變化,電化學專題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）依據(jù)熱化學方程式 和蓋斯定律計算得到；
（2）依據(jù)電解原理陰極上是得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成一氧化碳；反應(yīng)能否自發(fā)看△H-T△S的大��；
（3）依據(jù)平衡移動原理解答；
（4）a、根據(jù)題干信息推導出甲、乙、丙三種物質(zhì)，由分解的甲的質(zhì)量和產(chǎn)生的氮氣體積確定甲的分子式，根據(jù)化合物的類型書寫電子式；
b、根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)來書寫化學方程式；
c、根據(jù)單質(zhì)和紅棕色粉末發(fā)生的置換反應(yīng)來分析；
d、根據(jù)紅棕色粉末氧化鐵的作用來尋找可替代的物質(zhì)．

解答： 解：（1）已知
①CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76kJ/mol
②CH₃OCOOCH₃（l）+3O₂（g）=3CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1299.80kJ/mol
依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律①×2-②得到，2CH₃OH（l）+CO₂（g）=CH₃OCOOCH₃（l）+H₂O（l）△H=-151.72KJ/mol，
故答案為：-151.72KJ/mol；
（2）以Pt為陽極，Pb（CO₂的載體）為陰極，KHCO₃溶液為電解質(zhì)溶液，還原消除航天器內(nèi)CO₂同時產(chǎn)生O₂和新的能源CO，總反應(yīng)的化學方程式為：2CO₂

電解  .

2CO+O₂，則二氧化碳在陰極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成一氧化碳，的電極反應(yīng)式為：CO₂+H₂O+2e^-=CO+2OH^-．
反應(yīng)2CO=2C+O₂（△H＞0）中，△H＞0，△S＜0，所以△H-T△S＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進行．
故答案為：CO₂+H₂O+2e^-=CO+2OH^-；不能，因為該反應(yīng)的△H＞0，△S＜0所以不能自發(fā)；
（3）T₁時H₂反應(yīng)了0.6mol，T₂時CO₂反應(yīng)了0.18mol，H₂就反應(yīng)了0.54mol，說明T₂時平衡向逆向移動了，又△H＜0，說明T₂＞T₁，故答案為：＞；
（4）a、Na、Fe、N、O四種元素組成的化合物中為紅棕色且可溶于鹽酸的只有Fe₂O₃，在四種元素組成的單質(zhì)中，可以在高溫隔絕空氣的條件下與Fe₂O₃反應(yīng)的就只有金屬鈉了，因此單質(zhì)乙是鈉，化合物甲是由Na和N元素組成，13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮氣和單質(zhì)乙，生成的氮氣折合成標準狀況下的體積為6.72L，即0.3mol，經(jīng)計算知Na和N的原子個數(shù)比是1：3，所以化合物甲的化學式為NaN₃，是一種離子化合物，故電子式為：．
故答案為：：NaN₃；；
b、因為丙是在高溫隔絕空氣的條件下生成的，在根據(jù)丙的性質(zhì)可知丙只能是Na₂O而不是Na₂O₂，反應(yīng)的化學方程式為：Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃．
故答案為：Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃；
c、鈉和氧化鐵發(fā)生的置換反應(yīng)方程式為：6Na+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3Na₂O，所以安全氣囊中氧化鐵粉末的作用是消耗產(chǎn)生的活潑的鈉，避免分解產(chǎn)生的金屬鈉可能產(chǎn)生的危害．故答案為：6Na+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3Na₂O；避免分解產(chǎn)生的金屬鈉可能產(chǎn)生的危害；
d、安全氣囊中氧化鐵粉末的作用是消耗產(chǎn)生的活潑的鈉，選項中能和鈉反應(yīng)的是硝酸鉀和氧化銅，故答案為：BD．

點評：本題跨度大，考查范圍廣，思維含量大，是一道難題．