Question

1．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），不同温度下达到平衡时，反应体系中各物质的浓度如表：

温度	CH4（g）	H2O（g）	CO（g）	H2（g）
500K	0.8mol/L	0.8mol/L	0.2mol/L	0.6mol/L
800K	0.6mol/L	0.6mol/L	0.4mol/L	1.2mol/L
1000K	0.4mol/L	0.4mol/L	0.6mol/L	1.8mol/L

（1）该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}）c（CO）}{c（C{H}_{4}）c（{H}_{2}O）}$，正反应为吸热反应（填放热、吸热）．
（2）能判断该反应是否已达到化学平衡状态的依据是ad
a．容器压强不变         b．c（CH₄）=c（H₂O）
c．v_正（CH₄）=v_逆（H₂）       d．混合气体中c（CO）不变
氮化铝是共价键化合物，高碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为（未配平）：
Al₂O₃（s）+C（s）+N₂（g）→AlN（s）+CO（g）   …①
某氮化铝样品中含有氧化铝杂质．已知氮化铝和NaOH溶液能反应，并产生氨气，其反应方程式为：AlN+NaOH+H₂O→NaAlO₂+NH₃↑…②，
氧化铝也能与氢氧化钠溶液反应而全部溶解…③
（3）配平化学化学方程式①：1Al₂O₃（s）+3C（s）+1N₂（g）→2AlN（s）+3CO（g）
（4）反应②中产生气体的检验方法为湿润的红色石蕊试纸遇到气体变蓝；反应③的离子方程式Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．

Answer 1

分析 （1）平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；图表中数据分析，随温度升高反应物浓度达到平衡后减小，生成物浓度增大，说明升温平衡正向进行；
（2）化学平衡状态的标志：正逆反应速率相等，各组分含量保持不变，据此回答；
（3）标注元素化合价变化计算电子总数，结合电子守恒、原子守恒配平书写化学方程式；
（4）反应②中产生气体为氨气，利用氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝检验，氧化铝溶于氢氧化钠溶于生成偏铝酸钠和水；

解答 解：（1）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），平衡常数K=$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}）c（CO）}{c（C{H}_{4}）c（{H}_{2}O）}$，图表中数据分析，随温度升高反应物浓度达到平衡后减小，生成物浓度增大，说明升温平衡正向进行，正反应为吸热反应，
故答案为：$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}）c（CO）}{c（C{H}_{4}）c（{H}_{2}O）}$；吸热；
（2）CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），反应是气体体积增大的吸热反应，
a．反应前后气体物质的量变化，容器压强不变说明反应达到平衡状态，故a正确；
b．c（CH₄）=c（H₂O）不能说明正逆反应速率相同，不能说明反应达到平衡状态，故b错误；
c．速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率之比，3v_正（CH₄）=v_逆（H₂）说明氢气正逆反应速率相同，但v_正（CH₄）=v_逆（H₂）不能说明正逆反应速率相同，故c错误；
d．混合气体中c（CO）不变是平衡标志，故d正确；
故答案为：ad；
（3）反应中碳元素化合价0价变化为+2价，电子转移为2e^-，氮元素0价变化为-3价，电子转移6e^-，电子守恒配平碳前系数3，结合原子守恒配平得到化学方程式为：Al₂O₃（s）+3C（s）+N₂（g）?2AlN（g）+3CO（g），
故答案为：1、3、1、2、3；
（4）氮化铝和NaOH溶液能反应，并产生氨气，钾盐氨气的方法是，气体遇到湿润的红色石蕊试纸变蓝，氧化铝也能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案为：湿润的红色石蕊试纸遇到气体变蓝；Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．

点评 本题考查学生对平衡常数K的改变与平衡移动之间的关系的理解、影响化学平衡的因素、用平衡常数K进行简单的计算能力、物质性质和离子方程式书写、化学方程式配平，掌握基础是解题关键，题目难度中等．