Question

5．化學(xué)基本概念及原理在化學(xué)反應(yīng)中應(yīng)用廣泛．
（1）甲醇是重要的化工原料．利用合成氣（主要成分為CO、CO₂和H₂）在催化劑的作用下合成甲醇，反應(yīng)如下：
①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁     K₁
②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂     K₂
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₃     K₃
已知相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能（E）數(shù)據(jù)如表：

化學(xué)鍵	H-H	C-O	C=O	H-O	C-H
E/（kJ•mol-1）	436	343	745	465	413

已知△H₂=+41kJ•mol^-1，則△H₃=-220kJ•mol^-1；平衡常數(shù)K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$（用K₁、K₂表示）．
（2）NaAlH₄是重要的還原劑和儲(chǔ)氫材料．可由甲合成NaAlH₄，加熱7.20g甲至完全分解，得到金屬鈉和3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的H₂．

①A的電子式為Na⁺[：H]^-；反應(yīng)③的化學(xué)方程式為NaH+H₂O=H₂↑+NaOH．
②NaAlH₄在催化劑作用下釋放氫時(shí)生成Na₃AlH₆和兩種單質(zhì)，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NaAlH₄=Na₃AlH₆+3H₂↑+2Al．
③為制備甲并檢驗(yàn)其是否純凈，某同學(xué)設(shè)計(jì)方案：用惰性氣體趕盡反應(yīng)體系中的空氣，將鋅和稀硫酸反應(yīng)后的氣體經(jīng)濃硫酸干燥，再與金屬鈉反應(yīng)，得到固體物質(zhì)；取該固體物質(zhì)與水反應(yīng)，產(chǎn)生H₂，證明固體物質(zhì)一定是純凈的．該同學(xué)設(shè)計(jì)的方案是否合理并說(shuō)明理由不合理，Na和NaH都能與水反應(yīng)生成H₂．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)熱等于反應(yīng)物鍵能與生成物鍵能之差；結(jié)合蓋斯定律確定反應(yīng)熱以及平衡常數(shù)的關(guān)系；
（2）金屬鈉和氫氣反應(yīng)生成甲為NaH，NaH與水反應(yīng)生成B為NaOH，與氯化鋁反應(yīng)生成NaAlH₄、NaCl，A為NaCl，C為NaAlO₂，以此解答該題．

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知△H₁=（2×745+3×436）-（3×413+343+465+2×465）kJ•mol^-1=-179kJ•mol^-1，又△H₂=+41kJ•mol^-1，則△H₃=△H₁-△H₂=-220kJ•mol^-1，反應(yīng)①-②可得反應(yīng)③，則K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$，
故答案為：-220；$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；
（2）①A為NaH，電子式為Na⁺[：H]^-，NaH和水反應(yīng)生成NaOH和氫氣，方程式為NaH+H₂O=H₂↑+NaOH，故答案為：Na⁺[：H]^-；NaH+H₂O=H₂↑+NaOH；
②NaAlH₄在催化劑作用下釋放氫時(shí)生成Na₃AlH₆和兩種單質(zhì)，兩種單質(zhì)分別為氫氣和鋁，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NaAlH₄=Na₃AlH₆+3H₂↑+2Al，
故答案為：3NaAlH₄=Na₃AlH₆+3H₂↑+2Al；
③由于Na和NaH都能與水反應(yīng)生成H₂，則結(jié)論不合理，故答案為：不合理，Na和NaH都能與水反應(yīng)生成H₂．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查較為綜合，涉及反應(yīng)熱與焓變、平衡常數(shù)以及無(wú)機(jī)物的推斷，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，題目偏重考查常見(jiàn)元素以及其化合物的知識(shí)，綜合性較強(qiáng)，難度較大．