Question

圖一是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分，試運用所學(xué)知識，回答下列問題：

（1）圖一中氣體A的俗稱是

 

（2）合成氨工業(yè)是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈中非常重要的一步．已知有一組數(shù)據(jù)：破壞1mol氮氣中的化學(xué)鍵需要吸收946kJ能量；破壞0.5mol氫氣中的H-H鍵需要吸收218kJ的能量；形成氨分子中1mol N-H鍵能夠釋放389kJ能量．圖二表示合成氨工業(yè)過程中能量的變化，請將圖中①、②的能量變化的數(shù)值，填在下邊的橫線上．
①

 

kJ，②

 

kJ
（3）煤化工產(chǎn)業(yè)的重要產(chǎn)品之一甲醇，是一種新型的汽車動力燃料，發(fā)達國家等一般通過CO和H₂化合制備甲醇，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）①下列描述中能說明上述反應(yīng)已達平衡的是

 

；
A．容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變
B.2v（H₂）_正=v（CH₃OH）_逆
C．容器中氣體的壓強保持不變
D．單位時間內(nèi)生成n molCO的同時生成2n mol H₂
②在容積固定的恒溫密閉容器中充入CO和H₂發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)在第4min時候達到其限度，此時容器中壓強與反應(yīng)前之比為3：5，容器內(nèi)物質(zhì)的各種物質(zhì)的量濃度如下表：

時間/濃度	c（CO）（mol/L）	c（H2 ）（mol/L）	c（CH3OH）（mol/L）
起始	0.200	0.300	0.000
第4min	a	b	c

則b=

 

（4）甲醇-空氣燃料電池（DMFC）是一種高效能、輕污 染電動汽車的車載電池，其工作原理如圖3所示，該燃料電池的電池反應(yīng)式為2CH₃OH （g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l），則負極的電極反應(yīng)式為

 

，正極附近pH值

 

（填寫“增大”、“減小”或者“不變”）

Answer 1

考點：反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）煤的氣化生成CO和氫氣；
（2）①為破壞1mol氮氣和3mol氫氣中化學(xué)鍵所吸收的能量；
②根據(jù)能量守恒計算，等于形成生成物中新的化學(xué)鍵釋放的能量減去破壞1mol氮氣和3mol氫氣中化學(xué)鍵所吸收的能量；
（3）①A、氣體的總質(zhì)量不變，氣體的物質(zhì)的量變化，根據(jù)M=

m

n

可知氣體的平均摩爾質(zhì)量是一個變量； B、化學(xué)反應(yīng)速率之比不等于化學(xué)計量數(shù)之比，證明正、逆速率不等；
C、對于氣體而言，該反應(yīng)不是一個等體積、等物質(zhì)的量的反應(yīng)，容器中氣體的壓強隨著氣體的物質(zhì)的量的變化而變化；
D、生成n molCO的同時生成2n mol H₂均代表逆反應(yīng)速率．
②恒溫恒壓條件下，氣體的壓強與物質(zhì)的量濃度成正比，利用差量法分析計算；
（4）根據(jù)氫離子的移動方向知，右邊電極是正極，左邊電極是負極，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此書寫電極反應(yīng)式，然后根據(jù)電極反應(yīng)式判斷正極附近的pH值．

解答： 解：（1）煤的氣化生成CO和氫氣，俗稱水煤氣，故答案為：水煤氣；
（2）①為破壞1mol氮氣和3mol氫氣中化學(xué)鍵所吸收的能量，等于946kJ+3×2×218kJ=2254kJ，
故答案為：2254；
②等于形成生成物中新的化學(xué)鍵釋放的能量減去破壞1mol氮氣和3mol氫氣中化學(xué)鍵所吸收的能量，即：2334kJ-2254kJ=80kJ，
故答案為：80；
（3）①A、氣體的總質(zhì)量不變，氣體的物質(zhì)的量變化，根據(jù)M=

m

n

可知氣體的平均摩爾質(zhì)量是一個變量，當(dāng)氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變，說明達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故A正確；
B、2v（H₂）_正=v（CH₃OH）_逆，化學(xué)反應(yīng)速率之比不等于化學(xué)計量數(shù)之比，證明正、逆速率不等，故B錯誤；
C、對于氣體而言，該反應(yīng)不是一個等體積、等物質(zhì)的量的反應(yīng)，容器中氣體的壓強隨著氣體的物質(zhì)的量的變化而變化，當(dāng)壓強不變說明處于化學(xué)平衡狀態(tài)，故C正確；
D、生成n molCO的同時生成2n mol H₂均代表逆反應(yīng)速率，不能說明正、逆速率相等，故D錯誤；
故答案為：A、C；
②恒溫恒壓條件下，氣體的壓強與物質(zhì)的量濃度成正比，平衡時氣體的濃度和為：（0.200+0.300）mol/L×

3

5

=0.300mol/L，△c=0.500mol/L-0.300mol/L=0.200mol/L，
CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△n
1        2         1           2
         x                     0.200mol/L
x=0.200mol/L，因此b=0.300mol/L-0.200mol/L=0.100mol/L，
故答案為：0.100；
（4）可燃物甲醇在負極失去電子生成二氧化碳，負極電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，正極為氧氣得電子生成氫氧根離子，所以正極附近的PH值增大，
故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；增大．

點評：本題考查知識點全面，綜合性較強，涉及反應(yīng)熱和焓變的計算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判定、燃料電池等知識，明確燃料電池中正負極上得失電子是解答（4）的關(guān)鍵，題目難度較大．