Question

Ⅰ.甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，CO₂ 加氢合成甲醇是合理利用CO₂的有效途径。由CO₂制备甲醇的过程可能涉及反应如下：

反应Ⅰ：CO₂(g)＋H₂(g) CO (g)＋H₂O(g)　ΔH₁＝41.19 kJ·mol^－1

反应Ⅱ：CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)　ΔH₂

反应Ⅲ：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)ΔH₃＝－49.58 kJ·mol^－1

回答下列问题：

(1)反应Ⅲ的ΔS________(填“＜”“＝”或“＞”)0；反应Ⅱ的ΔH₂＝__________________。

(2)在恒压密闭容器中，充入一定量的H₂和CO₂(假定仅发生反应Ⅲ)，实验测得反应物在不同温度下，反应体系中CO₂的平衡转化率与压强的关系曲线如图1所示。

反应过程中，不能判断反应Ⅲ已达到平衡状态的标志是________(填字母)。

A．断裂3 mol H—H键，同时生成2 mol H—O键

B．CH₃OH的浓度不再改变

C．容器中气体的平均摩尔质量不变

D．容器中气体的压强不变

Ⅱ.电化学原理在化学工业中有广泛的应用。请根据下图回答问题：

(3)根据图2，若装置B中a为Ag棒，b为铜棒，W为AgNO₃溶液，工作一段时间后发现铜棒增重2.16 g，则流经电路的电子的物质的量为____________。

(4)在微电子工业中NF₃常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH₄F等的无水熔融物生产NF₃，其电解原理如图3所示。写出a电极的电极反应式：_____________________。

Answer

＜ －90.77 kJ·mol－1 AD 0.02 mol NH4＋＋3F－－6e－===NF3＋4H＋

【解析】（1）反应Ⅲ的正反应为气体物质的量减小的反应，即△S＜0；由盖斯定律得：ΔH2＝ΔH3－ΔH1＝－49.58 kJ·mol－1－41.19 kJ·mol－1＝－90.77 kJ·mol－1。

（2）A项，由于甲醇和水中均含有O－H键，并且断裂3molH－H键，同时生成2molH－O键都描述的是正反应，不能说明反应达到平衡状态，A符合题意；B项，CH3OH的浓度不再改变说明反应达到平衡状态，B不符合题意；C项，正反应是气体分子数减小的反应，又因为气体质量不变，所以气体的平均摩尔质量是个变量，因此容器中气体的平均摩尔质量不变说明反应达到平衡状态，C不符合题意；D项，由于是恒压，所以容器中气体的压强不变不能说明反应达到平衡状态，D符合题意。综上，选AD。

（3）A为氢氧燃料电池，X为负极，Y为正极，B为电解池，A为B提供电能，a为阳极，b为阴极，生成n（Ag）==0.02mol，由Ag＋＋e－＝Ag得，转移电子0.02mol。

（4）由已知结合图可得，b极上发生还原反应产生H2，则b为阴极，a为阳极，NH4＋失电子，同时F－参与，生成NF3和H＋，故电极反应式为：NH4＋＋3F－－6e－＝NF3＋4H＋。

点睛：本题主要考查盖斯定律、化学平衡状态判断、原电池和电解池原理、电极反应式书写及有关计算，综合性较强、重在知识的运用；掌握相关基础，如化学平衡状态的判断方法、原电池正负极和电解池阴阳极的判断方法，根据题意正确分析是解题关键。