Question

Ⅰ、CO和H₂的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，焦炭、天然气（主要成分为CH₄）、重油、煤在高温下均可与水蒸气反应制得合成气．
（1）已知某反应的平衡常数表达式为：K=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

，它所对应的化学方程式为：

 

．
（2）向体积为2L的密闭容器中充入CH₄和H₂O（g）组成的混合气（共1mol），在一定条件下发生反应，并达到平衡状态，测得温度、压强、投料比X〔

n(CH4)

n(H2O)

）对该反应的影响如图所示．

①图1中的两条曲线所示投料比的关系X₂

 

 X₁（填“=”“＞”或“＜”下同）
②图2中两条曲线所示的压强比的关系：P₂

 

P₁
（3）以CH₄、O₂为原料可设计成燃料电池：
①设装置中盛有150.0mL 1.0mol/L KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为4.48L，放电过程中转移电子的物质的量为

 

．
②以H₂SO₄溶液代替KOH溶液为电解质溶液，则燃料电池的负极反应式为：

 

．
Ⅱ、（1）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：
已知：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1；
CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H=-b kJ?mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-c kJ?mol^-1；
H₂O（g）═H₂O（l）△H=-d kJ?mol^-1，
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：

 

．
（2）已知某温度下Mg（ OH）₂的Ksp=6.4xl0^-12，当溶液中c（Mg²⁺）≤1.0×10 ^-5mol?L^-1可视为沉淀完全，则应保持溶液中c（OH^-）≥

 

mol?L^-1．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,热化学方程式,常见化学电源的种类及其工作原理,化学平衡建立的过程,产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：基本概念与基本理论

分析：Ⅰ（1）化学平衡常数指在一定温度下，可逆反应达到平衡时，各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写方程式；
（2）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；
（3）①计算氧气的物质的量，求电子转移的物质的量；
②依据原电池的原理分析判断，失电子的做负极发生氧化反应，注意电解质溶液是酸溶液；
Ⅱ（1）根据盖斯定律，由于已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数，进行相应的计算；
（2）依据沉淀溶解平衡存在的溶度积常数计算得到；

解答： 解：Ⅰ、（1）平衡表达式为：K=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

，生成物为CO、H₂，反应物含有H₂O，三者化学计量数分别为1、1、1，根据元素守恒，故另一反应物为固体C，反应中它所对应反应的化学方程式为C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），
故答案为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）；
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x₂＜x₁，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p₂＜p₁，故答案为：＜；
（3）①参与反应的氧气在标准状况下体积为4.48L，物质的量为

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，氢转移电子的物质的量为0.2mol×4=0.8mol，故答案为：0.8mol；
②以H₂SO₄溶液代替KOH溶液为电解质溶液，失电子的做负极发生氧化反应，CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺，故答案为：CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂+8H⁺；
Ⅱ、（1）已知①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1；
②CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H=-b kJ?mol^-1；
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-c kJ?mol^-1；
④H₂O（g）═H₂O（l）△H=-d kJ?mol^-1，
由盖斯定律，（-①×2-②×2+③×3+④×4）÷2得CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO2（g）+2H₂O（l），故△H=（a+b-

3

2

c-2d） kJ∕mol，
故答案为：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO2（g）+2H₂O（l），故△H=（a+b-

3

2

c-2d） kJ∕mol；
（2）Mg（OH）₂的Ksp=6.4×10^-12，当溶液中c（Mg²⁺）≤1.0×10^-5mol?L^-1可视为沉淀完全，则Ksp=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=6.4×10^-12 ，c（OH^-）≥8×10^-4mol/L，故答案为：8×10^-4．

点评：本题综合性较大，涉及化学平衡图象、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，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，题目难度较大．