Question

【題目】開發使用清潔能源，發展“低碳經濟”正成為科學家研究的主要課題。氫氣、甲醇是優質的清潔燃料，可制作燃料電池。

（1）甲烷水蒸氣轉化法制H2的主要轉化反應如下：

CH4(g)+ H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206.2kJ·mol-1

CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H=+165.0 kJ·mol-1

上述反應所得原料氣中的CO能使合成氨的催化劑中毒，必須除去。工業上常采用催化劑存在下CO與水蒸氣反應生成易除去的CO2，同時可制得等體積的氫氣的方法。此反應稱為一氧化碳變換反應，該反應的熱化學方程式是__________________。

（2）生產甲醇的原料CO和H2來源于：CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g) △H>0，100°C時，將1 mol CH4和2 mol H2O通入容積為1 L的定容密封容器中，發生反應，能說明該反應己經達到平衡狀態的是_________________。

a.容器內氣體密度恒定

b.單位時間內消耗0.1 mol CH4同時生成0.3 mol H2

c.容器的壓強恒定

d.3v正(CH4) = v逆(H2)

（3）25°C時，在20mL0.lmol/L 氫氟酸中加入VmL0.lmol/LNaOH 溶液，測得混合溶液的pH變化曲線如圖所示，下列說法正確的是_____________。

A.pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中，由水電離出的c(H+)相等

B.①點時pH=6，此時溶液中，c(F-)-c(Na+)=9. 9×10-7mol/L

C.②點時，溶液中的c(F- )=c(Na+)

D.③點時V=20mL，此時溶液中c(Na+)=0. lmol/L

（4）長期以來，一直認為氟的含氧酸不存在。1971年美國科學家用氟氣通過細冰末時獲得HFO，其結構式為H-O-F。HFO與水反應得到HF和化合物A，該反應的化學方程式為___________________。

Answer 1

【答案】 CO(g) + H2O(g)CO2(g)+ H2(g) △H=-41.2 kJ·mol-1 cd BC H2O+HFO=HF+H2O2

【解析】本題考查熱化學反應方程式的書寫、化學平衡狀態的判斷、離子濃度大小比較，（1）①CH4(g)+ H2O(g) CO(g)+3H2(g)，②CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)，CO和水蒸氣反應方程式為CO＋H2O=CO2＋H2，②－①得出：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g) △H=(165.0－206.2)kJ·mol－1=－41.2kJ·mol－1；（2）a、組分都是氣體，則氣體質量不變，容器為恒容狀態，則氣體V不變，根據密度的定義，密度任何一時刻都相等，即密度不變不能作為達到平衡的標志，故a錯誤；b、消耗甲烷，生成氫氣，化學反應向正反應方向進行，不能說明反應達到平衡，故b錯誤；c、反應前后氣體系數之和不相等，因此當壓強不再改變，說明反應達到平衡，故c正確；d、v正(CH4)說明反應向正反應進行，v逆(H2)說明反應向逆反應進行，且兩者速率之比等于化學計量數之比，因此能說明反應達到平衡，故d正確；（3）A、pH=3的HF溶液中c(OH－)=10－11mol·L－1，HF為弱酸，OH－是由水電離產生，因此HF溶液中水電離出c(H＋)=10－11，NaF屬于強堿弱酸鹽，F－發生水解，結合水電離出H＋，因此NaF溶液中水電離出c(OH－)=10－3mol·L－1，即水電離出c(H＋)=10－3mol·L－1，因此兩種溶液中水電離出c(H＋)不同，故A錯誤；B、根據電荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(F－)，得出c(F－)－c(Na＋)=c(H＋)－c(OH－)=10－6－10－8=9.9×10－7mol·L－1，故B正確；C、根據電荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(F－)，②點pH=7，即c(H＋)=c(OH－)，得出c(Na＋)=c(F－)，故C正確；D、混合后，n(Na＋)=20×10－3×0.1mol=2×10－3mol，混合后c(Na＋)=2×10－3/(20＋20)×10－3mol·L－1=0.05mol·L－1，故D錯誤；（4）根據信息，推出HFO＋H2O→HF＋A，HFO中H顯＋1價，O顯0價，F顯－1價，根據元素守恒，推出A為H2O2，即化學反應方程式為HFO＋H2O=HF＋H2O2。