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2015-2016学年杭州市下城区高考研究联盟校高二化学选考班复习讲义——化学反应原理加试题专项突破训练
【考情提示】
根据《2015年9月浙江省普通高校招生选 ( http: / / www.21cnjy.com )考科目考试化学试题(测试卷)》的考法，第30道加试题是化学反应速率与平衡的大题，但和以往不同的是这道题不单单考反应原理，还和物质推断结合起来。这样的先推断，再考化学平衡的试题，考生平时接触较少，需要进行专题突破训练。
【典例精析】
【例题1】元素X、Y、Z、E、M、N均为短 ( http: / / www.21cnjy.com )周期主族元素，且原子序数依次增大．已知Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3：4，M元素与 Y元素能形成化合物MY2和化合物MY3，化合物MY2中两种元素质量分数相同；N﹣、Z+、X+的半径逐渐减小；化合物XN在常温下为气体，E、Z、N的最高价氧化物的水化物两两能反应，回答下列问题：
（1）写出Z最高价氧化物的水化物的电子式 ．
（2）两个体积相等的恒容容器，甲容器通入1mol MY2和1mol Y2单质，乙容器通入1mol MY3和0.5mol Y2单质，发生反应：2MY2 （g）+Y2（g）2MY3（g）△H＜0，甲、乙起始反应温度相同，两容器均和外界无热量交换，平衡时，甲中MY2的转化率为a，乙中MY3的分解率为b，则
①a、b的关系为a+b 1（填“＜”、“＞”或“=”）．
②该条件下容器甲反应达平衡状态的依据是（填序号） ．
A．v正（Y2）=2v逆（MY3）
B．混合气体的密度不变
C．c（MY2）=c（MY3）
D．混合气体的总物质的量不变
E．容器内温度不变
F．MY2和Y2的质量比不变
（3）2.7克单质E与100ml 2mol ( http: / / www.21cnjy.com )/L Z的最高价氧化物的水化物充分反应，向反应后的溶液中滴入2mol/L XN的溶液V mL，当溶液中产生3.9克沉淀时，求此时V的值 ．
【例题2】（14分）甲醇又 ( http: / / www.21cnjy.com )称“木醇”或“木精”，沸点64.7℃，是无色有酒精气味易挥发的液体．甲醇有毒，误饮5～10mL能双目失明，大量饮用会导致死亡．甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，可用于制造甲醛和农药，并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等．
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（1）工业上可利用CO2和H2生产甲醇，方程式如下：
CO2（g）+3H2（g）CH3OH（l）+H2O （g）△H=Q1kJ mol﹣1
又查资料得知：①CH3OH（l）+1/2O2（g）CO2（g）+2H2（g）△H=Q2kJ mol﹣1
②H2O（g）=H2O（l）△H=Q3kJ mol﹣1，则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为 ．
（2）工业上可用CO和H2O（g）来合成CO2 和H2，再利用（1）中反应原理合成甲醇．某温度下，将1molCO和1.5molH2O充入10L固定密闭容器中进行化学反应：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H＞0，当反应进行到10min时达到平衡，此时测得H2为0.6mol．回答下列问题：
①0～10min内H2O（g）的平均反应速率为 ．
②若想加快正反应速率的同时提高CO的转化率，可以采用的方法是 ．
a．升高温度
b．缩小容器的体积
c．增大H2O （g）的浓度
d．加入适当的催化剂
③若保持温度容积不变再向其中充入1mo ( http: / / www.21cnjy.com )lCO和0.5molH2O（g），重新达到化学平衡状态时，此时平衡混合气体中H2的体积分数为 ．
（3）甲醇燃料电池是符合绿色化学理 ( http: / / www.21cnjy.com )念的新型燃料电池，下图是以甲醇燃料电池（甲池）为电源的电解装置．已知：A、B、C、D、E、F都是惰性电极，丙中为0.1mol/L CuSO4溶液 （假设反应前后溶液体积不变），当向甲池通入气体a和b时，D极附近呈红色．回答下列问题：
①a物质是 ，A电极的电极反应式为 ．
②乙装置中的总化学反应方程式为 ．
③当乙装置中C电极收集到224mL（标况下）气体时，丙中溶液的pH= ．
【跟踪训练】I. A～J分别表示中学化学中常见的一种物质，它们之间相互关系如下图所示（部分反应物、生成物没有列出），G常用作耐火材料，A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素。请填写下列空白：
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（1）A、B、C、D、E、F六种物质中含有的同一种元素在周期表中位置 △ .C溶液加热蒸干灼烧的产物是 △ .
（2）写出反应⑤的离子方程式 △ 。
（3）若向气体K的水溶液中加入盐酸，室温下使其溶液的PH=7 ，则溶液中离子浓度由大到小的排列是 △ 。
（4）已知：FeO（s）＋CO（g）Fe（s）＋CO2（g）；△H＝—11 kJ/mol。在1 L的密闭容器中，投入7．2 g FeO和0．1 mol CO在定温条件下反应，该反应的正反应速率随时间变化情况如图所示，在t1时改变了某种条件，反应在t2时达平衡，改变的条件可能是 _____△______。(选填字母)
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a．升高温度 b．增大CO的浓度
c．使用催化剂 d．增大压强
II．电浮选凝聚法是工业上采用的一 ( http: / / www.21cnjy.com )种污水处理法：保持污水的pH在5．0～6．0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀。Fe（OH）3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去（或撇掉）浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图所示：
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（1）电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个 ( http: / / www.21cnjy.com )反应生成一种无色气体，则由阳极电极反应的产物反应生成Fe（OH）3沉淀的离子方程式为 △ 。
（2）熔融盐燃料电池是以熔 ( http: / / www.21cnjy.com )融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知正极的电极反应是：O2+2CO2+4e-=2CO32-。
①负极的电极反应是 △ 。
②为了使该燃料电池长时间 ( http: / / www.21cnjy.com )稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是 △ 。
【课后巩固】
【巩固训练1】A、B、C、D、E、F是 ( http: / / www.21cnjy.com )六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中C、F分别是同一主族元素，A、F两种元素的原子核中质子数之和比C、D两种元素原子核中质子数之和少2，F元素的最外层电子数是次外层电子数的0.75倍。又知B元素的最外层电子数是内层电子数的2倍，E元素的最外层电子数等于其电子层数。请回答：
（1）1 mol由E、F二种元素组成的 ( http: / / www.21cnjy.com )化合物跟由A、C、D三种元素组成的化合物反应生成两种盐和水，完全反应后消耗后者的物质的量为 。
（2）A、C、F间可以形成甲、乙两 ( http: / / www.21cnjy.com )种负一价双原子阴离子，甲有18个电子，乙有10个电子，则甲与乙反应的离子方程式为 ；
（3）科学研究证明：化学反应热只与始终态 ( http: / / www.21cnjy.com )有关，与过程无关。单质B的燃烧热为a kJ/mol。由B、C二种元素组成的化合物BC 14g完全燃烧放出热量b kJ，写出单质B和单质C反应生成BC的热化学方程式： ；
（4）工业上在高温的条件下，可以用A ( http: / / www.21cnjy.com )2C与BC反应制取单质A2。在等体积的I、II两个密闭容器中分别充入1 molA2C和1mol BC、2 mol A2C和2 mol BC。一定条件下，充分反应后分别达到平衡（两容器温度相等）。下列说法正确的是 。
A．达到平衡所需要的时间：I>II
B．达到平衡后A2C的转化率：I=II
C．达到平衡后BC的物质的量：I>II
D．达到平衡后A2的体积分数：I（5）用B元素的单质与E元素的单质可以 ( http: / / www.21cnjy.com )制成电极浸入由A、C、D三种元素组成化合物的溶液中构成电池，则电池负极反应式为 。
【巩固训练2】硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料．锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法，该制备过程示意图如下：
（1）焦炭在过程Ⅰ中做　 　剂．
（2）过程Ⅱ中Cl2用电解饱和食盐水制备，制备Cl2的化学方程式为　 　．
（3）整过生产过程必须严格控制无水．
①SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸，反应方程式为　 　．
②干燥Cl2时从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑，需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃，然后再通入浓H2SO4中．
（4）Zn还原SiCl4的反应如下：
反应①：400℃～756℃，SiCl4（g）+2Zn（l）═Si（S）+2ZnCl2（l）△H1＜0
反应②：756℃～907℃，SiCl4（g）+2Zn（l）═Si（S）+2ZnCl2（g）△H2＜0
反应③：907℃～1410℃，SiCl4（g）+2Zn（g）═Si（S）+2ZnCl2（g）△H3＜0
i．反应②的平衡常数表达式为　 　．
ii．对于上述三个反应，下列说明合理的是　 　．
a．升高温度会提高SiCl4的转化率
b．还原过程需在无氧的气氛中进行
c．增大压强能提高反应速率
d．Na、Mg可以代替Zn还原SiCl4
（5）用硅制作太阳能电池时，为 ( http: / / www.21cnjy.com )减弱光在硅表面的反射，可用化学腐蚀法在其表面形成粗糙的多孔硅层．腐蚀剂常用稀HNO3和HF的混合液．硅表面首先形成SiO2，最后转化成H2SiF6．用化学方程式表示SiO2转化为H2SiF6的过程　 　．
【巩固训练3】碳酸二甲酯(DMC)是一 ( http: / / www.21cnjy.com )种近年来受到广泛关注的环保型绿色化工产品。在催化剂作用下，可由甲醇和CO2直接合成DMC：CO2＋2CH3OH―→CO(OCH3)2＋H2O，但甲醇转化率通常不会超过1%是制约该反应走向工业化的主要原因。某研究小组在其他条件不变的情况下，通过研究温度、反应时间、催化剂用量分别对转化数(TON)的影响来评价催化剂的催化效果。
计算公式为TON＝转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量。
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(1)已知25 ℃时，甲醇和DMC的标准燃烧热分别为ΔH1和ΔH2，则上述反应在25 ℃时的焓变ΔH3＝________。
(2)根据反应温度对TON的影响图(图1) ( http: / / www.21cnjy.com )判断该反应的焓变ΔH________0(填“＞”、“＝”或“＜”)，理由是_________________。
(3)根据反应时间对TON的 ( http: / / www.21cnjy.com )影响图(图2)，已知溶液总体积 10 mL，反应起始时甲醇0.25 mol，催化剂0.6×10－5 mol，计算该温度下，4～7 h内DMC的平均反应速率：________；计算10 h时，甲醇的转化率：________。
(4)根据该研究小组的实验及催化剂用量TON的影响图(图3)，判断下列说法正确的是________。
a．由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用价廉易得的甲醇把影响环境的温室气体CO2转化为资源，在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义
b．在反应体系中添加合适的脱水剂，将提高该反应的TON
c．当催化剂用量低于1.2×10－5 mol时，随着催化剂用量的增加，甲醇的平衡转化率显著提高
d．当催化剂用量高于1.2×10－5 mol时，随着催化剂用量的增加，DMC的产率反而急剧下降
课后巩固参考答案及解析：
【巩固训练1】
【答案】（1）8 mol（2） HS-+OH-=S2-+H2O （3） C（s）+ O2（g）=CO（g）；△H= -（a-2b） kJ/mol（4）A、B（5）2Al+8OH- -6e-=2AlO2-+4H2O
【详解】F元素的最外层电子数是次外层电 ( http: / / www.21cnjy.com )子数的0.75倍，即最外层有6个电子，为S元素。B元素的最外层电子数是内层电子数的2倍，知B有2电子层，是C元素。E元素的最外层电子数等于其电子层数，E为Al，C、F是同一主族元素，知C是O元素。A、F两种元素的原子核中质子数之和比C、D两种元素原子核中质子数之和少2，若A是H元素则D是Na元素，若A是li元素则D是Al元素，不和题意，综合可知，A、B、C、D、E、F分别是H、C、O、Na、Al、S。
（1）1 mol由E、F二种元素组成的化合物，即1molAl2S3，跟由A、C、D三种元素组成的化合物，即NaOH反应生成两种盐和水，反应方程式为：Al2S3+8NaOH=2NaAlO2+3Na2S+4H2O完全反应后消耗后者的物质的量为8mol；
（2）A、C、F间可以形成甲、乙两种负一价双原子阴离子，甲有18个电子，为HS-,，乙有10个电子为OH-，则甲与乙反应的离子方程式为HS-+OH-=S2-+H2O；
（3）碳的燃烧热为a kJ/mol，则 ( http: / / www.21cnjy.com )①C(s)+O2(g)=CO2(g) H=－akJ/mol；14gCO完全燃烧放出热量b kJ，所以有②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=－2bkJ/mol。根据盖斯定律可知①－②即得到C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H=－(a－2b)kJ/mol。
(4)反应为：H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)，在等体积的I、Ⅱ两个密闭容器中分别充入1 molH2O和1mol CO、2 mol H2O和2 mol CO。Ⅱ相对于I为加压，平衡不移动：
A．达到平衡所需要的时间：I>Ⅱ ，正确；
B．因两平衡等效，达到平衡后A2C的转化率：I=Ⅱ，正确；
C．达到平衡后BC的物质的量：Ⅱ>I ，故错误；
D．达到平衡后A2的体积分数：I=Ⅱ，故错误；正确的是AB;
铝能和氢氧化钠溶液反应，铝失电子，所以负极是铝，电极反应为：2A+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O。
【巩固训练2】
【答案】5.（1）还原；（2）2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；
SiCl4+2H2O═SiO2+4HCl；（4）i．K=；ii．bcd；
（5）SiO2+6HF═H2SiF6+2H2O．
【详解】（1）碳与二氧化硅反应方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑，碳元素在反应中化合价升高，发生氧化反应，碳做还原剂；
故答案为：还原；
（2）电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；
故答案为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；
（3）根据SiCl4遇水剧烈水解生成Si ( http: / / www.21cnjy.com )O2和一种酸信息，反应物是SiCl4和水，生成物为二氧化硅，根据氧原子守恒，水分子前的系数为2，根据氢原子和氯原子守恒，另一产物为氯化氢，氯化氢前的系数为4，据此即可写出化学反应方程式SiCl4+2H2O═SiO2+4HCl，
故答案为：SiCl4+2H2O═SiO2+4HCl；
（4）i．SiCl4（g）+2Zn（l）═Si（S）+2ZnCl2（g）平衡常数表达式为：K=；
故答案为：K=；
ii．①对于三个反应，反应热都是△H＜0表示放热，
a．升高温度，平衡向吸热的方向移动，所以会降低SiCl4的转化率，故a错误；
b．Si遇氧气在高温的条件下反应生成二氧化硅，所以还原过程需在无氧的气氛中进行，b正确；
c．有气体参加的反应，增大压强，能加快反应的速率，对于三个反应，都有气体参与，所以增大压强，能提高反应的速率，故c正确；
d．Na、Mg都是还原性比较强的金属，可以代替Zn还原SiCl4，故d正确；
故答案为：bcd；
（5）二氧化硅和氢氟酸：SiO2+4HF=S ( http: / / www.21cnjy.com )iF4↑+2H2O；SiF4+2HF=H2SiF6，所以用稀HNO3和HF的混合液，硅表面首先形成SiO2，最后转化为H2SiF6的化学方程式为SiO2+6HF═H2SiF6+2H2O，
故答案为：SiO2+6HF═H2SiF6+2H2O．
【巩固训练3】
【答案】6.(1)2ΔH1－ΔH2 ( http: / / www.21cnjy.com ) (2)＜　经过相同的反应时间，温度较低时，反应未达到平衡；温度较高时，反应已达到平衡，随着温度升高，TON减小，即平衡向左移动，说明该反应放热(3)1×10－3 mol·L－1·h－1　8.4×10－2%(4)ab
【详解】（1）根据反应①CH3OH(l)+1.5O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1，
②CO(OCH3)2(l)+3O2(g ( http: / / www.21cnjy.com ))=3CO2(g)+3H2O(l) ΔH1，根据盖斯定律有目标反应等于①×2-②，故有ΔH3=2ΔH1-ΔH2
（2）根据图可知，温度升高，TON降低，催化剂的物质的量不变，故转化的甲醇的物质的量减少，所以平衡向逆向移动，故正向放热，△H＜0
（3）4h时TON=20，7h时TON= ( http: / / www.21cnjy.com )30，ΔTON=10，故Δ甲醇=10×0.6×10-5mol=0.6×10-4mol，甲醇的平均速率为0.6×10-4mol÷0.01L÷3h=2×10-3mol·L-1·h-1，故DMC平均反应速率=1×10－3 mol·L－1·h－1.10h，转化的甲醇为35×0.6×10-5mol=2.1×10-4mol，转化率为2.1×10-4mol÷0.25mol=8.4×10-2 %
a、正确，b、减少水，使平衡正向移动，正确；cd、TON和转化率不是一样，错误；2015-2016学年杭州市下城区高考研究联盟校高二化学选考班复习讲义——化学反应原理加试题专项突破训练
【考情提示】
根据《2015年9月浙江省普通高校招 ( http: / / www.21cnjy.com )生选考科目考试化学试题(测试卷)》的考法，第30道加试题是化学反应速率与平衡的大题，但和以往不同的是这道题不单单考反应原理，还和物质推断结合起来。这样的先推断，再考化学平衡的试题，考生平时接触较少，需要进行专题突破训练。
【典例精析】
【例题1】元素X、Y、Z、E、M、N均 ( http: / / www.21cnjy.com )为短周期主族元素，且原子序数依次增大．已知Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3：4，M元素与 Y元素能形成化合物MY2和化合物MY3，化合物MY2中两种元素质量分数相同；N﹣、Z+、X+的半径逐渐减小；化合物XN在常温下为气体，E、Z、N的最高价氧化物的水化物两两能反应，回答下列问题：
（1）写出Z最高价氧化物的水化物的电子式 ．
（2）两个体积相等的恒容容器，甲容器通入1mol MY2和1mol Y2单质，乙容器通入1mol MY3和0.5mol Y2单质，发生反应：2MY2 （g）+Y2（g）2MY3（g）△H＜0，甲、乙起始反应温度相同，两容器均和外界无热量交换，平衡时，甲中MY2的转化率为a，乙中MY3的分解率为b，则
①a、b的关系为a+b 1（填“＜”、“＞”或“=”）．
②该条件下容器甲反应达平衡状态的依据是（填序号） ．
A．v正（Y2）=2v逆（MY3）
B．混合气体的密度不变
C．c（MY2）=c（MY3）
D．混合气体的总物质的量不变
E．容器内温度不变
F．MY2和Y2的质量比不变
（3）2.7克单质E与1 ( http: / / www.21cnjy.com )00ml 2mol/L Z的最高价氧化物的水化物充分反应，向反应后的溶液中滴入2mol/L XN的溶液V mL，当溶液中产生3.9克沉淀时，求此时V的值 ．
【答案】1.（1）；（2）① ＜；② DEF；（3）75mL或175mL；
【详解】解：元素X、Y、Z、E、M ( http: / / www.21cnjy.com )、N均为短周期主族元素，且原子序数依次增大．Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3：4，可推知Y为O元素；M元素与Y元素能形成化合物MY2和化合物MY3，化合物MY2中两种元素质量分数相同，则M为S元素；N﹣、Z+、X+的半径逐渐减小，可知X、Z处于ⅠA族，N处于ⅦA族，结合原子序数可知，Z为Na、N为Cl，化合物XN在常温下为气体，则X为H元素；E、Z、N的最高价氧化物的水化物两两能反应，应是氢氧化铝与强酸、强碱反应，故E为Al，
（1）Z最高价氧化物的水化物为NaOH，由钠离子与氢氧根离子构成，其电子式为：，故答案为：；
（2）发生反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H＜0，
①恒温恒容下，甲容器通入 ( http: / / www.21cnjy.com )1mol SO2和1mol O2单质，乙容器通入1molSO 3和0.5mol O2单质，二者得到相同的平衡状态，平衡时，甲中SO2的转化率与乙中SO3的分解率之和为1，但甲、乙起始反应温度相同，两容器均和外界无热量交换，甲中为温度升高，乙中温度降低，乙中所到达的平衡可以等效为在甲平衡的基础上降低温度，三氧化硫的分解率比与甲中等温度到达平衡的分解率低，若平衡时，甲中MY2的转化率为a，乙中MY3的分解率为b，则：a+b＜1，故答案为：＜；
②A．v正（Y2）=2v逆（MY3），速率之比不等于化学计量数之比，反应为到达平衡，故A错误；
B．恒容条件下，混合气体的密度始终不变，故B错误；
C．平衡时二氧化硫与三氧化硫的浓度与转化率有关，平衡时二者浓度不一定相等，故C错误；
D．随反应进行总物质的量减小，混合气体的总物质的量不变，说明到达平衡，故D正确；
E．绝热条件下，甲容器内温度升高，容器内温度不变，说明到达平衡，故E正确；
F．SO2和O2的起始物质的量之比不等于化学计量数之比，二者质量比随反应进行发生变化，故二者质量比不变，说明到达平衡状态，故F正确，
故答案为：DEF；
（3）2.7克Al的物质的量为0. ( http: / / www.21cnjy.com )1mol，100ml 2mol/L NaOH溶液中n（NaOH）=0.1L×2mol/L=0.2mol，二者发生反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，由方程式可知0.1molAl完全反应消耗0.1molNaOH，故剩余0.1molNaOH，生成0.1molNaAlO2，向反应后的溶液中滴入2mol/L HCl的溶液，当溶液中产生3.9克沉淀为氢氧化铝的质量，若溶液中Al元素全部转化为氢氧化铝，则氢氧化铝的质量=0.1mol×78g/mol=7.8g＞3.9g，故Al元素没有全部沉淀，有两种情况：一是盐酸不足，只有部分偏铝酸钠转化氢氧化铝沉淀，二是盐酸过量，偏铝酸钠完全转化为氢氧化铝沉淀后，部分氢氧化铝溶解，
3.9g氢氧化铝的物质的量==0.05mol，
①盐酸不足，只有部分偏铝酸钠转化氢氧化铝沉淀，则：
NaOH+HCl=NaCl+H2O
0.1mol 0.1mol
NaAlO2+HCl+H2O=Al（OH）3↓+NaCl，
0.05mol 0.05mol
故HCl总物质的量=0.1mol+0.05mol=0.15mol，消耗盐酸的体积==0.075L=75mL；
②盐酸过量，偏铝酸钠完全转化为氢氧化铝沉淀后，部分氢氧化铝溶解，则：
NaOH+HCl=NaCl+H2O
0.1mol 0.1mol
NaAlO2+HCl+H2O=Al（OH）3↓+NaCl，
0.1mol 0.1mol 0.1mol
Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O
（0.1﹣0.05）mol 3×（0.1﹣0.05）mol
故HCl总物质的量=0.1mol+0.1mol+3×（0.1﹣0.05）mol=0.35mol，消耗盐酸的体积==0.175L=175mL，
故答案为：75mL或175mL；
【例题2】（14分）甲醇又称“木 ( http: / / www.21cnjy.com )醇”或“木精”，沸点64.7℃，是无色有酒精气味易挥发的液体．甲醇有毒，误饮5～10mL能双目失明，大量饮用会导致死亡．甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，可用于制造甲醛和农药，并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等．
( http: / / www.21cnjy.com )
（1）工业上可利用CO2和H2生产甲醇，方程式如下：
CO2（g）+3H2（g）CH3OH（l）+H2O （g）△H=Q1kJ mol﹣1
又查资料得知：①CH3OH（l）+1/2O2（g）CO2（g）+2H2（g）△H=Q2kJ mol﹣1
②H2O（g）=H2O（l）△H=Q3kJ mol﹣1，则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为 ．
（2）工业上可用CO和H2O（g）来合成CO2 和H2，再利用（1）中反应原理合成甲醇．某温度下，将1molCO和1.5molH2O充入10L固定密闭容器中进行化学反应：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H＞0，当反应进行到10min时达到平衡，此时测得H2为0.6mol．回答下列问题：
①0～10min内H2O（g）的平均反应速率为 ．
②若想加快正反应速率的同时提高CO的转化率，可以采用的方法是 ．
a．升高温度
b．缩小容器的体积
c．增大H2O （g）的浓度
d．加入适当的催化剂
③若保持温度容积不变再向其中充入1 ( http: / / www.21cnjy.com )molCO和0.5molH2O（g），重新达到化学平衡状态时，此时平衡混合气体中H2的体积分数为 ．
（3）甲醇燃料电池是符合绿 ( http: / / www.21cnjy.com )色化学理念的新型燃料电池，下图是以甲醇燃料电池（甲池）为电源的电解装置．已知：A、B、C、D、E、F都是惰性电极，丙中为0.1mol/L CuSO4溶液 （假设反应前后溶液体积不变），当向甲池通入气体a和b时，D极附近呈红色．回答下列问题：
①a物质是 ，A电极的电极反应式为 ．
②乙装置中的总化学反应方程式为 ．
③当乙装置中C电极收集到224mL（标况下）气体时，丙中溶液的pH= ．
【答案】2.（1）CH3OH（l）+O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=（2Q1+3Q2+2Q3） kJ mol﹣1；（2）①0.006mol/L min；②ac；③25%；
（3）①CH3OH；CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；
②2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑；
③1；
【详解】解：（1）①CO2（g）+3H2（g）CH3OH（l）+H2O （g）△H=Q1kJ mol﹣1
②CH3OH（l）+O2（g）CO2（g）+2H2（g）△H=Q2kJ mol﹣1
③H2O（g）=H2O（l）△H=Q3kJ mol﹣1，依据盖斯定律①×2+②×3+③×2得到：
表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为CH3OH（l）+O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=（2Q1+3Q2+2Q3） kJ mol﹣1；
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=（2Q1+3Q2+2Q3） kJ mol﹣1；
（2）业上可用CO和H2O（g）来合成CO2 和H2，再利用（1）中反应原理合成甲醇．某温度下，将1molCO和1.5molH2O充入10L固定密闭容器中进行化学反应：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H＞0，当反应进行到10min时达到平衡，此时测得H2为0.6mol，依据化学平衡三段式列式
CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）
起始量（mol） 1 1.5 0 0
变化量（mol） 0.6 0.6 0.6 0.6
平衡量（mol） 0.4 0.9 0.6 0.6
故答案为：6×10﹣3 mol L﹣1 min﹣1；
①0～10min内H2O（g）的平均反应速率==0.006mol/L min；
故答案为：0.006mol/L min；
②CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H＞0，反应是气体体积不变的吸热反应，若想加快正反应速率的同时提高CO的转化率，可以采用的方法是；
a．升高温度，反应速率增大，平衡正向进行，故a符合；
b．缩小容器的体积，压强增大，平衡不变，速率增大，不能提高一氧化碳转化率，故B不符合；
c．增大H2O（g）的浓度，反应速率增大，一氧化碳转化率增大，故c符合；
d．加入适当的催化剂，改变反应速率，不改变化学平衡，一氧化碳转化率不变，故d不符合；
故答案为：ac；
③计算平衡常数，K==1
若保持温度容积不变再向其中充入1molCO和0.5molH2O（g），设生成氢气物质的量为x
CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）
起始量（mol） 1+0.4 0.9+0.4 0.6 0.6
.6变化量（mol） x x x x
平衡量（mol） 1.4﹣x 1.4﹣x 0.6+x 0.6+x
=1
x=0.4mol
此时平衡混合气体中H2的体积分数=×100%=25%
故答案为：25%；
（3）甲为原电池，乙、丙为电解 ( http: / / www.21cnjy.com )池，当向甲池通入气体a和b时，D极附近呈红色，说明D为电解池的阴极，C为电解池的阳极，b为正极，a为负极，E为阳极，F为阴极；
①上述分析可知a物质为甲醇，电极反应为：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；
故答案为：CH3OH；CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；
②乙中是电极饱和食盐水，生成氯气和氢气、氢氧化钠溶液，反应的化学方程式为：2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑；
故答案为：2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑；
③当乙装置中C电极收集到224mL（标况下）气体时，生成氯气物质的量= =0.01mol，2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，电子转移0.02mol，丙中电解硫酸铜的反应为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，电子转移4mol，反应2mol硫酸铜，生成硫酸2mol，电子转移0.02mol，生成硫酸0.01mol，氢离子浓度=0.02mol，c（H+）==0.1mol/L，溶液的pH=1
故答案为：1；
点评：本题考查了化学平衡、反应速率的影响因素 ( http: / / www.21cnjy.com )分析判断，平衡常数、反应速率的计算应用，原电池原理的理解应用和电解池中溶液PH的计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．
【跟踪训练】I. A～J分别表示中学化学中常见的一种物质，它们之间相互关系如下图所示（部分反应物、生成物没有列出），G常用作耐火材料，A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素。请填写下列空白：
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（1）A、B、C、D、E、F六种物质中含有的同一种元素在周期表中位置 △ .C溶液加热蒸干灼烧的产物是 △ .
（2）写出反应⑤的离子方程式 △ 。
（3）若向气体K的水溶液中加入盐酸，室温下使其溶液的PH=7 ，则溶液中离子浓度由大到小的排列是 △ 。
（4）已知：FeO（s）＋CO（g）Fe（s）＋CO2（g）；△H＝—11 kJ/mol。在1 L的密闭容器中，投入7．2 g FeO和0．1 mol CO在定温条件下反应，该反应的正反应速率随时间变化情况如图所示，在t1时改变了某种条件，反应在t2时达平衡，改变的条件可能是 _____△______。(选填字母)
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a．升高温度 b．增大CO的浓度
c．使用催化剂 d．增大压强
II．电浮选凝聚法是工业上采用的一种 ( http: / / www.21cnjy.com )污水处理法：保持污水的pH在5．0～6．0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀。Fe（OH）3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去（或撇掉）浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图所示：
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（1）电解池阳极发生了两 ( http: / / www.21cnjy.com )个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则由阳极电极反应的产物反应生成Fe（OH）3沉淀的离子方程式为 △ 。
（2）熔融盐燃料电池是以 ( http: / / www.21cnjy.com )熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知正极的电极反应是：O2+2CO2+4e-=2CO32-。
①负极的电极反应是 △ 。
②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电 ( http: / / www.21cnjy.com )池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是 △ 。
【答案】3.I. （1）第四周期第Ⅷ族；氧化铁（或Fe2O3）
（2）Fe3O4 +8H+= Fe2++ 2Fe3++4H2O
（3）c（NH4+）= c（Cl-）>c（H+）=c（OH-）
（4）a;
II. （1）4Fe2++10H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8H+
（2）① ②CO2
【课后巩固】
【巩固训练1】A、B、C、D、E、F是 ( http: / / www.21cnjy.com )六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中C、F分别是同一主族元素，A、F两种元素的原子核中质子数之和比C、D两种元素原子核中质子数之和少2，F元素的最外层电子数是次外层电子数的0.75倍。又知B元素的最外层电子数是内层电子数的2倍，E元素的最外层电子数等于其电子层数。请回答：
（1）1 mol由E、F二种元素组成的化 ( http: / / www.21cnjy.com )合物跟由A、C、D三种元素组成的化合物反应生成两种盐和水，完全反应后消耗后者的物质的量为 。
（2）A、C、F间可以形成甲、乙两种负 ( http: / / www.21cnjy.com )一价双原子阴离子，甲有18个电子，乙有10个电子，则甲与乙反应的离子方程式为 ；
（3）科学研究证明：化学反应热只与始终态有关 ( http: / / www.21cnjy.com )，与过程无关。单质B的燃烧热为a kJ/mol。由B、C二种元素组成的化合物BC 14g完全燃烧放出热量b kJ，写出单质B和单质C反应生成BC的热化学方程式： ；
（4）工业上在高温的条件下，可 ( http: / / www.21cnjy.com )以用A2C与BC反应制取单质A2。在等体积的I、II两个密闭容器中分别充入1 molA2C和1mol BC、2 mol A2C和2 mol BC。一定条件下，充分反应后分别达到平衡（两容器温度相等）。下列说法正确的是 。
A．达到平衡所需要的时间：I>II
B．达到平衡后A2C的转化率：I=II
C．达到平衡后BC的物质的量：I>II
D．达到平衡后A2的体积分数：I（5）用B元素的单质与E元素的单质 ( http: / / www.21cnjy.com )可以制成电极浸入由A、C、D三种元素组成化合物的溶液中构成电池，则电池负极反应式为 。
【答案】（1）8 mol（2） HS-+OH-=S2-+H2O （3） C（s）+ O2（g）=CO（g）；△H= -（a-2b） kJ/mol（4）A、B（5）2Al+8OH- -6e-=2AlO2-+4H2O
【详解】F元素的最外层电子数 ( http: / / www.21cnjy.com )是次外层电子数的0.75倍，即最外层有6个电子，为S元素。B元素的最外层电子数是内层电子数的2倍，知B有2电子层，是C元素。E元素的最外层电子数等于其电子层数，E为Al，C、F是同一主族元素，知C是O元素。A、F两种元素的原子核中质子数之和比C、D两种元素原子核中质子数之和少2，若A是H元素则D是Na元素，若A是li元素则D是Al元素，不和题意，综合可知，A、B、C、D、E、F分别是H、C、O、Na、Al、S。
（1）1 mol由E、F二种元素组成的化合物，即1molAl2S3，跟由A、C、D三种元素组成的化合物，即NaOH反应生成两种盐和水，反应方程式为：Al2S3+8NaOH=2NaAlO2+3Na2S+4H2O完全反应后消耗后者的物质的量为8mol；
（2）A、C、F间可以形成甲、乙两种负一价双原子阴离子，甲有18个电子，为HS-,，乙有10个电子为OH-，则甲与乙反应的离子方程式为HS-+OH-=S2-+H2O；
（3）碳的燃烧热为a kJ/mol，则①C( ( http: / / www.21cnjy.com )s)+O2(g)=CO2(g) H=－akJ/mol；14gCO完全燃烧放出热量b kJ，所以有②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=－2bkJ/mol。根据盖斯定律可知①－②即得到C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H=－(a－2b)kJ/mol。
(4)反应为：H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)，在等体积的I、Ⅱ两个密闭容器中分别充入1 molH2O和1mol CO、2 mol H2O和2 mol CO。Ⅱ相对于I为加压，平衡不移动：
A．达到平衡所需要的时间：I>Ⅱ ，正确；
B．因两平衡等效，达到平衡后A2C的转化率：I=Ⅱ，正确；
C．达到平衡后BC的物质的量：Ⅱ>I ，故错误；
D．达到平衡后A2的体积分数：I=Ⅱ，故错误；正确的是AB;
(5)铝能和氢氧化钠溶液反应，铝失电子，所以负极是铝，电极反应为：2A+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O。
【巩固训练2】硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料．锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法，该制备过程示意图如下：
（1）焦炭在过程Ⅰ中做　 　剂．
（2）过程Ⅱ中Cl2用电解饱和食盐水制备，制备Cl2的化学方程式为　 　．
（3）整过生产过程必须严格控制无水．
①SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸，反应方程式为　 　．
②干燥Cl2时从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑，需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃，然后再通入浓H2SO4中．
（4）Zn还原SiCl4的反应如下：
反应①：400℃～756℃，SiCl4（g）+2Zn（l）═Si（S）+2ZnCl2（l）△H1＜0
反应②：756℃～907℃，SiCl4（g）+2Zn（l）═Si（S）+2ZnCl2（g）△H2＜0
反应③：907℃～1410℃，SiCl4（g）+2Zn（g）═Si（S）+2ZnCl2（g）△H3＜0
i．反应②的平衡常数表达式为　 　．
ii．对于上述三个反应，下列说明合理的是　 　．
a．升高温度会提高SiCl4的转化率
b．还原过程需在无氧的气氛中进行
c．增大压强能提高反应速率
d．Na、Mg可以代替Zn还原SiCl4
（5）用硅制作太阳能电池时，为减弱光在硅表 ( http: / / www.21cnjy.com )面的反射，可用化学腐蚀法在其表面形成粗糙的多孔硅层．腐蚀剂常用稀HNO3和HF的混合液．硅表面首先形成SiO2，最后转化成H2SiF6．用化学方程式表示SiO2转化为H2SiF6的过程　 　．
【答案】5.（1）还原；（2）2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；
SiCl4+2H2O═SiO2+4HCl；（4）i．K=；ii．bcd；
（5）SiO2+6HF═H2SiF6+2H2O．
【详解】（1）碳与二氧化硅反应方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑，碳元素在反应中化合价升高，发生氧化反应，碳做还原剂；
故答案为：还原；
（2）电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；
故答案为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；
（3）根据SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2 ( http: / / www.21cnjy.com )和一种酸信息，反应物是SiCl4和水，生成物为二氧化硅，根据氧原子守恒，水分子前的系数为2，根据氢原子和氯原子守恒，另一产物为氯化氢，氯化氢前的系数为4，据此即可写出化学反应方程式SiCl4+2H2O═SiO2+4HCl，
故答案为：SiCl4+2H2O═SiO2+4HCl；
（4）i．SiCl4（g）+2Zn（l）═Si（S）+2ZnCl2（g）平衡常数表达式为：K=；
故答案为：K=；
ii．①对于三个反应，反应热都是△H＜0表示放热，
a．升高温度，平衡向吸热的方向移动，所以会降低SiCl4的转化率，故a错误；
b．Si遇氧气在高温的条件下反应生成二氧化硅，所以还原过程需在无氧的气氛中进行，b正确；
c．有气体参加的反应，增大压强，能加快反应的速率，对于三个反应，都有气体参与，所以增大压强，能提高反应的速率，故c正确；
d．Na、Mg都是还原性比较强的金属，可以代替Zn还原SiCl4，故d正确；
故答案为：bcd；
（5）二氧化硅和氢氟酸：SiO ( http: / / www.21cnjy.com )2+4HF=SiF4↑+2H2O；SiF4+2HF=H2SiF6，所以用稀HNO3和HF的混合液，硅表面首先形成SiO2，最后转化为H2SiF6的化学方程式为SiO2+6HF═H2SiF6+2H2O，
故答案为：SiO2+6HF═H2SiF6+2H2O．
【巩固训练3】碳酸二甲酯(DMC)是一种近年 ( http: / / www.21cnjy.com )来受到广泛关注的环保型绿色化工产品。在催化剂作用下，可由甲醇和CO2直接合成DMC：CO2＋2CH3OH―→CO(OCH3)2＋H2O，但甲醇转化率通常不会超过1%是制约该反应走向工业化的主要原因。某研究小组在其他条件不变的情况下，通过研究温度、反应时间、催化剂用量分别对转化数(TON)的影响来评价催化剂的催化效果。
计算公式为TON＝转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)已知25 ℃时，甲醇和DMC的标准燃烧热分别为ΔH1和ΔH2，则上述反应在25 ℃时的焓变ΔH3＝________。
(2)根据反应温度对TON ( http: / / www.21cnjy.com )的影响图(图1)判断该反应的焓变ΔH________0(填“＞”、“＝”或“＜”)，理由是_________________。
(3)根据反应时间对TON ( http: / / www.21cnjy.com )的影响图(图2)，已知溶液总体积 10 mL，反应起始时甲醇0.25 mol，催化剂0.6×10－5 mol，计算该温度下，4～7 h内DMC的平均反应速率：________；计算10 h时，甲醇的转化率：________。
(4)根据该研究小组的实验及催化剂用量TON的影响图(图3)，判断下列说法正确的是________。
a．由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用价廉易得的甲醇把影响环境的温室气体CO2转化为资源，在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义
b．在反应体系中添加合适的脱水剂，将提高该反应的TON
c．当催化剂用量低于1.2×10－5 mol时，随着催化剂用量的增加，甲醇的平衡转化率显著提高
d．当催化剂用量高于1.2×10－5 mol时，随着催化剂用量的增加，DMC的产率反而急剧下降
【答案】6.(1)2ΔH1－ΔH2 ( http: / / www.21cnjy.com ) (2)＜　经过相同的反应时间，温度较低时，反应未达到平衡；温度较高时，反应已达到平衡，随着温度升高，TON减小，即平衡向左移动，说明该反应放热(3)1×10－3 mol·L－1·h－1　8.4×10－2%(4)ab
【详解】（1）根据反应①CH3OH(l)+1.5O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1，
②CO(OCH3)2(l)+3O2(g) ( http: / / www.21cnjy.com )=3CO2(g)+3H2O(l) ΔH1，根据盖斯定律有目标反应等于①×2-②，故有ΔH3=2ΔH1-ΔH2
（2）根据图可知，温度升高，TON降低，催化剂的物质的量不变，故转化的甲醇的物质的量减少，所以平衡向逆向移动，故正向放热，△H＜0
（3）4h时TON=20，7h时T ( http: / / www.21cnjy.com )ON=30，ΔTON=10，故Δ甲醇=10×0.6×10-5mol=0.6×10-4mol，甲醇的平均速率为0.6×10-4mol÷0.01L÷3h=2×10-3mol·L-1·h-1，故DMC平均反应速率=1×10－3 mol·L－1·h－1.10h，转化的甲醇为35×0.6×10-5mol=2.1×10-4mol，转化率为2.1×10-4mol÷0.25mol=8.4×10-2 %
(4) a、正确，b、减少水，使平衡正向移动，正确；cd、TON和转化率不是一样，错误；

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