Question

14．能源是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)，我國目前使用的能源主要是化石燃料．
（1）已知：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5KJ•mo^l-1
H2（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8KJ•mol^-1
CO（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0KJ•mol^-1
則煤氣化主要反應(yīng)C（s）+H₂O （g）═CO（g）+H₂（g）的△H=+131.3 kJ/mol
（2）已知CO（g）+O₂（g）═CO2（g）+O（g）的正反應(yīng)速率為v_正=k_正•c（CO）•c（O₂），逆反應(yīng)速率為v_逆=k_逆•c（CO₂）•c（O），k為速率常數(shù)．2500K時，k正=1.21×10⁵ L/mol，k_逆=3.02×10⁵L/mol，則該溫度下的反應(yīng)平衡常數(shù)K=0.40
（3）甲醇制甲醚的有關(guān)反應(yīng)為：2CH₃OH （g）═CH₃OCH ₃（g）+H₂O （g）．一定溫度下，在三個容積均為1.0L的恒容密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)．

容器編號	溫度（℃）	起始物質(zhì)的量（mol）	平衡物質(zhì)的量（mol）
		CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
Ⅰ	387	0.20	x
Ⅱ	387	0.40		y
Ⅲ	207	0.20	0.090	0.090

①x/y=$\frac{1}{2}$
②已知387℃時該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)K=4．該溫度下，若起始時向容器Ⅰ中沖入0.10molCH₃OH （g）、0.15mol CH₃OCH₃（g）和0.10mol H₂O（g），則反應(yīng)將向正（填“正”或“逆”）反應(yīng)方向進行．
③容器Ⅱ中反應(yīng)達到平衡后，若要進一步提高甲醚的產(chǎn)率，可以采取的措施為B．（填序號）
A．升高溫度
B．降低溫度
C．其他條件不變，增加CH₃OH 的物質(zhì)的量
D．保持其他條件不變，通入氖氣
（4）以甲醇為主要原料，電化學合成碳酸二甲酯的工作原理如下圖所示．

則電源的負極為B（填“A”或“B”），寫出陽極的電極反應(yīng)式：2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺
（5）將化石燃料的燃燒產(chǎn)物CO₂通入NaOH溶液中可制得碳酸氫鈉．取0.2mol/L碳酸鈉溶液與0.2mol/L氯化鋇溶液等體積混合產(chǎn)生渾濁，請結(jié)合一下數(shù)據(jù)，通過計算說明產(chǎn)生渾濁的原因：[已知：25℃時，0.1mol/L碳酸氫鈉溶液中碳酸根離子的濃度為0.0011mol/L，Ksp（BaCO₃）=5.1×10^-9]．

Answer 1

分析 （1）已知：①．C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol，
②．2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol，
③．CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，①-②×$\frac{1}{2}$-③可得：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g），反應(yīng)熱也進行相應(yīng)計算；
（2）平衡常數(shù)K為反應(yīng)達到平衡時，即v_正=v_逆；
（3）①Ⅱ等效為在I的基礎(chǔ)上壓強增大一倍，反應(yīng)前后氣體體積不變，平衡不移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變；
②計算濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進行，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進行；
③計算207℃時該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)，與387℃時平衡常數(shù)K=4比較，判斷反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，應(yīng)改變溫度使Ⅱ中平衡正向移動；
（4）由結(jié)構(gòu)示意圖可知，電解池左側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng)、右側(cè)發(fā)生還原反應(yīng)，則電解池左側(cè)為陽極，連接電源的正極，右側(cè)為陰極，連接電源的負極，陽極是甲醇、CO失去電子生成（CH₃O）₂CO與氫離子；
（5）計算此時溶液中鋇離子濃度與碳酸根濃度的乘積與該溫度下碳酸鋇的溶度積常數(shù)比較即可．

解答 解：（1）已知：①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol，
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol，
③CO（g）+$\frac{1}{2}$ O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，①-②×$\frac{1}{2}$-③可得：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g），
故△H=-393.5kJ/mol-（-483.6kJ/mol）×$\frac{1}{2}$-（-283kJ/mol）=+131.3 kJ/mol，
故答案為：+131.3 kJ/mol；
（2）平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（O）}{c（CO）•c（{O}_{2}）}$=$\frac{{k}_{正}}{{k}_{逆}}$=$\frac{1.21×1{0}^{5}L/mol}{3.02×1{0}^{5}L/mol}$=0.40，故答案為：0.40；
（3）①Ⅱ等效為在I的基礎(chǔ)上壓強增大一倍，反應(yīng)前后氣體體積不變，平衡不移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變，設(shè)轉(zhuǎn)化率為a，則x=2a，y=4a，故$\frac{x}{y}$=$\frac{1}{2}$，
故答案為：$\frac{1}{2}$；
②濃度商Qc=$\frac{0.15×0.1}{0．{1}^{2}}$=1.5＜K=4，故反應(yīng)向正反應(yīng)進行，
故答案為：正；
③207℃時，平衡時甲醚與水均為0.09mol，則消耗的甲醇為0.18mol，平衡時甲醇為0.02mol，則平衡常數(shù)K=$\frac{0.09×0.09}{0.0{2}^{2}}$=20.25，大于387℃時平衡常數(shù)，說明降低溫度平衡向正反應(yīng)進行，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，容器Ⅱ中反應(yīng)達到平衡后，若要進一步提高甲醚的產(chǎn)率，可在溫度方面的措施為：降低溫度，
故答案為：B；
（4）由結(jié)構(gòu)示意圖可知，電解池左側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng)、右側(cè)發(fā)生還原反應(yīng)，則電解池左側(cè)為陽極，連接電源的正極，右側(cè)為陰極，連接電源的負極，B為電源的負極，陽極是甲醇、CO失去電子生成（CH₃O）₂CO與氫離子，電極反應(yīng)式為：2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺，
故答案為：B；2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺；
（5）兩種溶液等體積混合后，溶液中鋇離子濃度=$\frac{0.2mol/L}{2}$=0.1mol/L，0.1 mol•L^-1 NaHC0₃溶液電離出的c（CO₃^2-）為0.0011 mol•L^-1，故Q=Q=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=$\frac{0.2}{2}$×0.0011=1.1×10^-4＞5.1×10^-9，故會產(chǎn)生沉淀，
答：Q=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=$\frac{0.2}{2}$×0.0011=1.1×10^-4＞5.1×10^-9．

點評 本題考查運用蓋斯定律計算反應(yīng)熱，化學平衡計算與影響因素、反應(yīng)熱計算、電化學等，側(cè)重考查學生解決問題能力，難度較大．