Question

（2013•吉林二模）CO和H2的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，可以在一定条件下制备甲醇，二甲醚等多种有机

Answer 1

解题思路：（1）根据燃烧热写出热化学方程式，利用盖斯定律计算；（2）反应方程式为CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g），根据表中数据可知3min时达到平衡，再根据4min时各组分浓度变化量判断改变的条件；（3）①碳水比n（CH4）/n（H2O）值越大，平衡时甲烷的转化率越低，含量越高；②根据压强对平衡移动影响，结合图象分析解答；（4）①甲烷燃料电池工作时，正极发生还原反应，氧气得电子被还原；②计算氧气的物质的量，进而计算生成二氧化碳的物质的量，根据n（NaOH）与n（CO2）比例关系判断反应产物，进而计算溶液中电解质物质的量，结合盐类水解与电离等判断．

（1）已知：①H₂（g）+[1/2]O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1

②CO（g）+[1/2]O₂（g）=CO₂（g） ）△H=-283.0kJ•mol^-1

③CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l））△H=-890.3kJ•mol^-1，

④H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1，

利用盖斯定律将④+③-②-3×①可得：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）

△H=（-44.0kJ•mol^-1）+（-890.3kJ•mol^-1）-（-283.0kJ•mol^-1）-3×（-285.8kJ•mol^-1）=+206.1 kJ•mol^-1，

故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.1kJ/mol；

（2）①反应方程式为CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g），由表中数据可知3-4min之间，CH₄浓度减小，H₂浓度增大，则反应向生产氢气的方向移动，即向正方向进行，故答案为：正；

②3min时改变的反应条件，反应向正反应方向进行，可能为升高温度或增大H₂O的浓度或减小CO的浓度，故答案为：升高温度或增大H₂O的浓度或减小CO的浓度；

（3）①碳水比n（CH₄）/n（H₂O）值越大，平衡时甲烷的转化率越低，含量越高，故x₁＞x₂，故答案为：＞；

②该反应正反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动，平衡时甲烷的含量增大，故p₁＞p₂，故答案为：＞；

（4）①正极发生还原反应，氧气在正极放电生成氢氧根离子，正极电极反应式为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；

②参与反应的氧气在标准状况下体积为8960mL，物质的量为[8.96L/22.4L/mol]=0.4mol，根据电子转移守恒可知，生成二氧化碳为[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，发生发生2CO₂+3NaOH=Na₂CO₃+NaHCO₃+H₂O，溶液中碳酸根水解，碳酸氢根的水解大于电离，溶液呈碱性，故c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根的水解程度大于碳酸氢根，故c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），钾离子浓度最大，水解程度不大，碳酸根浓度原大于氢氧根离子，故c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），

故答案为：c（K⁺）＞c （HCO₃^-）＞c （CO₃^2-）＞c （OH^-）＞c（ H⁺）．

点评：

本题考点： 化学平衡的计算；热化学方程式；化学电源新型电池；化学平衡建立的过程；离子浓度大小的比较．

考点点评： 本题综合性较大，涉及热化学方程式书写、化学平衡图象、化学平衡的影响因素、化学平衡计算、原电池、化学计算、离子浓度比较等，为高考常见题型，难度中等，是对基础知识与学生能力的综合考查，注意把握化学平衡的影响因素以及图象、数据的分析能力的培养．