Question

近年來(lái)，化學(xué)工作者在C、N的應(yīng)用研究上取得了一些重要成果．
（1）已知：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O△H=-725.76kJ/mol
CH₃OCOOCH₃（l）+3O₂（g）=3CO₂（g）+3H₂O△H=-1299.80kJ/mol
則2CH₃OH（l）+CO₂（g）=CH₃OCOOCH₃（l）+H₂O（l）△H=

 

．
（2）在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離去除CO₂，還要求提供充足的O₂．某種電化學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料．已知該反應(yīng)的陽(yáng)極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，則陰極反應(yīng)為

 

．有人提出，可以設(shè)計(jì)反應(yīng)2CO=2C+O₂（△H＞0）來(lái)消除CO的污染．請(qǐng)你判斷上述反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行，并說(shuō)明理由

 

．
（3）將CO₂和H₂在催化劑作用下合成CH₃OH．一定溫度下，在一體積為1L密閉容器中投1mol CO₂和3mol H₂發(fā)生如下反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0在溫度T₁時(shí)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得n（H₂）=2.4mol；其它條件不變，在溫度T₂時(shí)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得n（CO₂）=0.82mol，則T₂

 

T₁．（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）汽車安全氣囊是行車安全的重要保障．當(dāng)車輛發(fā)生碰撞的瞬間，安全裝置通電點(diǎn)火使其中的固體粉末分解釋放出大量的氮?dú)庑纬蓺饽�，從而保護(hù)司機(jī)及乘客免受傷害．為研究安全氣囊工作的化學(xué)原理，取安全裝置中的固體粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．經(jīng)組成分析，確定該粉末僅含Na、Fe、N、O四種元素．水溶性試驗(yàn)表明，固體粉末部分溶解，經(jīng)檢測(cè)，可溶物為化合物甲；不溶物為紅棕色固體，可溶于鹽酸．取13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮?dú)夂蛦钨|(zhì)乙，生成的氮?dú)庹酆铣蓸?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.72L．單質(zhì)乙在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應(yīng)生成化合物丙和另一種單質(zhì)．化合物丙與空氣接觸可轉(zhuǎn)化為可溶性鹽．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
a．甲的化學(xué)式為

 

，丙的電子式為

 

．
b．若丙在空氣中轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
c．單質(zhì)乙與紅棕色粉末發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

，安全氣囊中紅棕色粉末的作用是

 

．
d．以下物質(zhì)中，有可能作為安全氣囊中紅棕色粉末替代品的是

 

．
A．KCl  B．KNO₃  C．Na₂S  D．CuO．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池,常見(jiàn)金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用,無(wú)機(jī)物的推斷

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式 和蓋斯定律計(jì)算得到；
（2）依據(jù)電解原理陰極上是得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成一氧化碳；反應(yīng)能否自發(fā)看△H-T△S的大��；
（3）依據(jù)平衡移動(dòng)原理解答；
（4）a、根據(jù)題干信息推導(dǎo)出甲、乙、丙三種物質(zhì)，由分解的甲的質(zhì)量和產(chǎn)生的氮?dú)怏w積確定甲的分子式，根據(jù)化合物的類型書寫電子式；
b、根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)來(lái)書寫化學(xué)方程式；
c、根據(jù)單質(zhì)和紅棕色粉末發(fā)生的置換反應(yīng)來(lái)分析；
d、根據(jù)紅棕色粉末氧化鐵的作用來(lái)尋找可替代的物質(zhì)．

解答： 解：（1）已知
①CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76kJ/mol
②CH₃OCOOCH₃（l）+3O₂（g）=3CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1299.80kJ/mol
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律①×2-②得到，2CH₃OH（l）+CO₂（g）=CH₃OCOOCH₃（l）+H₂O（l）△H=-151.72KJ/mol，
故答案為：-151.72KJ/mol；
（2）以Pt為陽(yáng)極，Pb（CO₂的載體）為陰極，KHCO₃溶液為電解質(zhì)溶液，還原消除航天器內(nèi)CO₂同時(shí)產(chǎn)生O₂和新的能源CO，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CO₂

電解  .

2CO+O₂，則二氧化碳在陰極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成一氧化碳，的電極反應(yīng)式為：CO₂+H₂O+2e^-=CO+2OH^-．
反應(yīng)2CO=2C+O₂（△H＞0）中，△H＞0，△S＜0，所以△H-T△S＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行．
故答案為：CO₂+H₂O+2e^-=CO+2OH^-；不能，因?yàn)樵摲磻?yīng)的△H＞0，△S＜0所以不能自發(fā)；
（3）T₁時(shí)H₂反應(yīng)了0.6mol，T₂時(shí)CO₂反應(yīng)了0.18mol，H₂就反應(yīng)了0.54mol，說(shuō)明T₂時(shí)平衡向逆向移動(dòng)了，又△H＜0，說(shuō)明T₂＞T₁，故答案為：＞；
（4）a、Na、Fe、N、O四種元素組成的化合物中為紅棕色且可溶于鹽酸的只有Fe₂O₃，在四種元素組成的單質(zhì)中，可以在高溫隔絕空氣的條件下與Fe₂O₃反應(yīng)的就只有金屬鈉了，因此單質(zhì)乙是鈉，化合物甲是由Na和N元素組成，13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮?dú)夂蛦钨|(zhì)乙，生成的氮?dú)庹酆铣蓸?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.72L，即0.3mol，經(jīng)計(jì)算知Na和N的原子個(gè)數(shù)比是1：3，所以化合物甲的化學(xué)式為NaN₃，是一種離子化合物，故電子式為：．
故答案為：：NaN₃；；
b、因?yàn)楸�是在高溫隔絕空氣的條件下生成的，在根據(jù)丙的性質(zhì)可知丙只能是Na₂O而不是Na₂O₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃．
故答案為：Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃；
c、鈉和氧化鐵發(fā)生的置換反應(yīng)方程式為：6Na+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3Na₂O，所以安全氣囊中氧化鐵粉末的作用是消耗產(chǎn)生的活潑的鈉，避免分解產(chǎn)生的金屬鈉可能產(chǎn)生的危害．故答案為：6Na+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3Na₂O；避免分解產(chǎn)生的金屬鈉可能產(chǎn)生的危害；
d、安全氣囊中氧化鐵粉末的作用是消耗產(chǎn)生的活潑的鈉，選項(xiàng)中能和鈉反應(yīng)的是硝酸鉀和氧化銅，故答案為：BD．

點(diǎn)評(píng)：本題跨度大，考查范圍廣，思維含量大，是一道難題．