Question

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下表：

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=______________，正反应为_________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_________

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：___Al₂O₃(s)+   C(s)+   N₂(g)→   AlN(s)+   CO(g)

(4)反应②中产生气体的检验方法为____________________________________________；

反应③的离子方程式___________________________________________________________。

Answer

c(CO)c(H2)3/c(CH4)c(H2O) 吸热 ad 1Al2O3(s)+3C(s)+1N2(g)→2AlN(s)+3CO(g) 湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝证明有氨气(或用玻璃棒蘸浓盐酸或者浓硝酸靠近，产生白烟，证明有氨气） Al2O3 + 2OH–=2AlO2– +H2O

【解析】（1）本题考查化学平衡常数的计算以及影响化学平衡常数的因素，根据化学平衡常数的定义，K=c3(H2)×c(CO)/[c(CH4)×c(H2O)]，当温度等于500K时，K=0.63×0.2/0.82=0.0675，800K时，K=1.23×0.4/0.62=1.92，温度升高，化学平衡常数增大，说明温度升高，平衡向正反应方向移动，即正反应方向是吸热反应；（2）a、反应前后气体系数之和不相等，因此当压强不变时，说明反应达到平衡，故a正确；b、CH4和H2O的系数相等，开始时如果充入的CO2和H2O的量相同，则反应任何时刻两者浓度都相等，因此c(CH4)=c(H2O)时不能说明反应达到平衡，故b错误；c、用不同物质的反应速率判断达到平衡，要求反应方向一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，即3v正(CH4)=v逆(H2) ，故c错误；d、根据化学平衡状态的定义，当组分的浓度不再改变，说明反应达到平衡，故d正确；（3）根据反应方程式，C的化合价由0价→＋2价，化合价升高2价，N的化合价降低，由0价→－3价，N2整体化合价降低6价，最小公倍数为6，然后根据原子守恒配平其他，即反应方程式为Al2O3(s)＋3C(s)＋N2(g)=2AlN(s)＋3CO(g)；（4）②中的气体为NH3，检验氨气常利用其水溶液显碱性，即湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝证明有氨气，或者NH3和挥发性酸反应生成白烟，即用玻璃棒蘸浓盐酸或者浓硝酸靠近，产生白烟，证明有氨气；反应③中氧化铝表现两性，即离子反应方程式为Al2O3＋2OH－=2AlO2－＋H2O。

点睛：本题考查化学反应原理，本题易错题为（2），易选错b或c，b选项：没有指明开始时通入两者的量，同时应注意两者的化学计量数相等，开始时如果充入的CO2和H2O的量相同，则反应任何时刻两者浓度都相等，因此c(CH4)=c(H2O)时不能说明反应达到平衡，故b项错误；c项：用不同物质的反应速率判断达到平衡，要求反应方向一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，v正(CH4)说明反应向正反应方向进行，v逆(H2)说明反应向逆反应方向进行，两者的化学计量数为1和3，即3v正(CH4)=v逆(H2) ，故c错误。