Question

試運用所學(xué)知識，解決下列問題：
（1）已知某反應(yīng)的平衡表達式為K=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

，它所對應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
（2）已知在400℃時，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0的K=0.5，則400℃時，在0.5L的反應(yīng)容器中進行合成氨反應(yīng)，一段時間后，測得N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol，則此時反應(yīng)v（N₂）_正

 

v（N₂）_逆（填：＞、＜、=、不能確定）．欲使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快，同時使平衡時NH₃的體積百分數(shù)增加，可采取的正確措施是

 

（填序號）．
A．縮小體積增大壓強  B．升高溫度  C．加催化劑  D．使氨氣液化移走
（3）在一定體積的密閉容器中，進行如下化學(xué)反應(yīng)：A（g）+3B（g）?2C（g）+D（s）△H，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如下表：

t/K	300	400	500	…
K/（mol?L-1）2	4×106	8×107	K1	…

請完成下列問題：
①判斷該反應(yīng)的△H

 

0（填“＞”或“＜”）．
②在一定條件下，能判斷該反應(yīng)一定達化學(xué)平衡狀態(tài)的是

 

（填序號）．
A．3v（B）_（正）=2v（C）_（逆） B．A和B的轉(zhuǎn)化率相等
C．容器內(nèi)壓強保持不變        D．混合氣體的密度保持不變
（4）以天然氣（假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)）為原料的燃料電池示意圖如圖所示．
①放電時，負極的電極反應(yīng)式為

 

②假設(shè)裝置中盛裝100.0mL 3.0mol?L^-1 KOH溶液，放電時參與反應(yīng)的氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為8960mL．放電完畢后，電解質(zhì)溶液中各離子濃度的大小關(guān)系為

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡常數(shù)的含義

專題：化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時，各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫方程式；
（2）計算濃度商和平衡常數(shù)減小比較判斷反應(yīng)進行的方向，若Q=K，反應(yīng)達到平衡，Q＜K，反應(yīng)正向進行，Q＞K反應(yīng)逆向進行；使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快，同時使平衡時NH₃的體積百分數(shù)增加，需要改變條件 滿足化學(xué)反應(yīng)速率增大，且平衡正向進行；
（3）①平衡常數(shù)隨溫度變化，平衡常數(shù)越大，平衡正向進行；
②化學(xué)平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變；
（4）①負極發(fā)生氧化反應(yīng)，天然氣在負極放電生成碳酸根離子；
②計算氧氣的物質(zhì)的量，進而計算生成二氧化碳的物質(zhì)的量，根據(jù)n（NaOH）與n（CO₂）比例關(guān)系判斷反應(yīng)產(chǎn)物，進而計算溶液中電解質(zhì)物質(zhì)的量，結(jié)合鹽類水解與電離等判斷．

解答： 解：（1）平衡表達式為：K=

C(H2)?C(CO)

C(H2O)

，生成物為CO、H₂，反應(yīng)物含有H₂O，三者化學(xué)計量數(shù)分別為1、1、1，根據(jù)元素守恒，故另一反應(yīng)物為固體C，反應(yīng)中它所對應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）一段時間后，測得N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol，
則c（N₂）=4mol/L，c（H₂）=2mol/L，c（NH₃）=4mol/L，
則Q=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

=

42

4×23

=0.5，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，則有v（NH₃）_正=v（NH₃）_逆，
欲使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快，同時使平衡時NH₃的體積百分數(shù)增加，
A．反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，縮小體積增大壓強，反應(yīng)速率增大，平衡逆向進行，故A正確；
B．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，速率增大，平衡逆向進行，故B錯誤；
C．加催化劑改變反應(yīng)速率，不改變平衡，故C錯誤；
D．使氨氣液化移走，平衡正向進行，反應(yīng)速率減小，故D錯誤；
故答案為：=；A；
（3）A（g）+3B（g）?2C（g）+D（s），反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)
①平衡常數(shù)隨溫度變化，溫度越高，平衡常數(shù)越大，平衡正向進行，正反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，△H＞0，故答案為：＞；
②化學(xué)平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變；
A．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，為正反應(yīng)速率之比，2υ（B）_正=3υ（C）_逆，說明反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)，3υ（B）_正=2υ（C）_逆，比值錯誤，故A錯誤；
B．轉(zhuǎn)化率和起始量變化量有關(guān)，A和B的轉(zhuǎn)化率相等不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，容器內(nèi)壓強保持不變說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量減小，容器體積不變，平衡移動，密度變化，所以混合氣體的密度保持不變說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：CD；
（4）①負極發(fā)生氧化反應(yīng)，天然氣在負極放電生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
②參與反應(yīng)的氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為8960mL，物質(zhì)的量為

8.96L

22.4L/mol

=0.4mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成二氧化碳為

0.4mol×4

8

=0.2mol，n（NaOH）=0.1L×3.0mol?L^-1=0.3mol，n（NaOH）：n（CO₂）=0.3mol：0.2mol=3：2，介于1：1與2：1之間，故生成碳酸鉀、碳酸氫鉀，令碳酸鉀、碳酸氫鉀的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則x+y=0.2，2x+y=0.3，解得x=0.1，y=0.1，溶液中碳酸根水解，碳酸氫根的水解大于電離，溶液呈堿性，故c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根的水解程度大于碳酸氫根，故c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），鉀離子濃度最大，水解程度不大，碳酸根濃度原大于氫氧根離子，故c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案為：c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．②c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點評：本題綜合性較大，涉及化學(xué)方程式書寫、化學(xué)平衡圖象、化學(xué)平衡的影響因素、化學(xué)平衡計算、原電池、化學(xué)計算、離子濃度比較等，難度中等，是對基礎(chǔ)知識與學(xué)生能力的綜合考查．