Question

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理分析解答以下問(wèn)題
（1）已知：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-91kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41kJ?mol^-1
且三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)依次為K₁、K₂、K₃
則反應(yīng) 3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=

 

，
化學(xué)平衡常數(shù)K=

 

（用含K₁、K₂、K₃的代數(shù)式表示）．
（2）一定條件下，若將體積比為1：2的CO和．H₂氣體通入體積一定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)
3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

．
a．體系壓強(qiáng)保持不變                b．混合氣體密度保持不變
c．CO和H₂的物質(zhì)的量保持不變      d．CO的消耗速率等于CO₂的生成速率
（3）氨氣溶于水得到氨水．在25°C下，將x mol?L^-1的氨水與y mol?L^-1的鹽酸等體積混合，反應(yīng)后溶液中顯中性，則c（NH

+ 4

）

 

c（Cl^-）（填“＞”、“＜”或“=”）；用含x和y的代數(shù)式表示出氨水的電離平衡常數(shù)

 

．
（4）科學(xué)家發(fā)明了使NH₃直接用于燃料電池的方法，其裝置用鉑黑作電極、加入電解質(zhì)溶液中，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入NH₃．其電池反應(yīng)式為：
4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O，電解質(zhì)溶液應(yīng)顯

 

（填“酸性”、“中性”或“堿性”），寫(xiě)出正極的電極反應(yīng)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,常見(jiàn)化學(xué)電源的種類(lèi)及其工作原理,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）利用蓋斯定律，抵消中間產(chǎn)物，得到目的反應(yīng)，計(jì)算△H；
（2）反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，可由此進(jìn)行判斷；
（3）根據(jù)電荷守恒，判斷離子濃度大��；氨水的電離平衡常數(shù)為電離出離子的濃度積與溶質(zhì)濃度的比值；
（4）根據(jù)NH₃不能與電解質(zhì)反應(yīng)及正極得到電子化合價(jià)升高來(lái)分析．

解答： （1）利用蓋斯定律，反應(yīng)①×2+反應(yīng)②+反應(yīng)③，得到目的反應(yīng)，△H=-91kJ?mol^-1
+（-24kJ?mol^-1）+（-41kJ?mol^-1）=-247kJ?mol^-1，故答案為：-247kJ?mol^-1；
（2）a、反應(yīng)前后氣體體積不同，當(dāng)壓強(qiáng)一定時(shí)，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故a正確；
b、ρ=

m

V

，體系體積一定，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量相同，密度始終不變，不能判斷是否平衡，故b錯(cuò)誤；
c、CO和H₂的物質(zhì)的量保持不變，則其他各物質(zhì)濃度亦保持不變，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故c正確；
d、CO的消耗速率等于CO₂的生成速率，均為正反應(yīng)方向，不能判斷是否平衡，故d錯(cuò)誤；
故選ac；
（3）寫(xiě)出電荷守恒：c（NH

+ 4

）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），溶液呈中性，即c（H⁺）=c（OH^-），即c（NH

+ 4

）=c（Cl^-）；氨水中的電離常數(shù)為

c(N H + 4 )?c(H+)

c(NH3?H2O)

=

y?10-7

x-y

，故答案為：=；

10-7y

x-y

；
（4）因NH₃能與水反應(yīng)，所以溶液呈堿性，因正極得到電子化合價(jià)升高，所以電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：堿性；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了化學(xué)平衡、熱化學(xué)和電化學(xué)的知識(shí)，有一定的難度，問(wèn)題（3）是本題的易錯(cuò)點(diǎn)．