Question

1．Ⅰ：為了減少CO的排放，某環(huán)境研究小組以CO和H₂ 為原料合成清潔能源二甲醚（DME），反應(yīng)如下：4H₂（g）+2CO（g）
CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-198kJ/mol．
（1）如圖所示能正確反應(yīng)平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線是a（填曲線標(biāo)記字母），其判斷理由是正反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡常數(shù)減�。�
（2）在一定溫度下，向2.0L固定的密閉容器中充入2molH₂和1molCO，經(jīng)過一段時(shí)間后，反應(yīng)4H₂（g）+2CO（g）
CH₃OCH₃（g）+H₂O（g） 達(dá)到平衡．反應(yīng)過程中測得的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表：

時(shí)間/min	0	20	40	80	100
n（H2）/mol	2.0	1.4	0.85	0.4	-
n（CO）/mol	1.0	-	0.425	0.2	0.2
n（CH3OCH3）/mol	0	0.15	-	-	0.4
n（H2O）/mol	0	0.15	0.2875	0.4	0.4

①0-20min的平均反應(yīng)速率V（co）=7.5×10^-3mol/（L•min）；
②達(dá)平衡時(shí)，H₂ 的轉(zhuǎn)化率為：80%；
③在上述溫度下，向平衡后的2L容器中再充入0.4molH₂ 和0.4molCH₃OCH₃ （g），則化學(xué)平衡正向（向“正向”、“逆向”或“不”）移動(dòng)．
（3）用Li₂CO₃ 和Na₂CO₃ 的熔融鹽混合物作為電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)猓�空氣與CO₂ 的混合氣體作為正極助燃?xì)�，制得�?50℃工作的燃料電池，則負(fù)極反應(yīng)式為：2CO+2CO₃^2--4e^-=4CO₂當(dāng)燃料電池的電路中有0.2N_A個(gè)電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則標(biāo)況下生成2.24升CO₂．
Ⅱ：已知在25℃時(shí)，Ksp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，在25℃下，向濃度均為0.1mol/L的MgCl₂ 和CuCl₂ 混合溶液中逐滴加入氨水，先生成Cu（OH）₂沉淀（填化學(xué)式）生成該沉淀的離子方程式為Cu²⁺+2NH₃•H₂O?Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺．

Answer 1

分析 Ⅰ：（1）反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減��；
（2）①依據(jù)圖表數(shù)據(jù)依據(jù)平衡三段式列式計(jì)算CO平衡濃度，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CO）；
②依據(jù)圖表數(shù)據(jù)可知80min后達(dá)到平衡，依據(jù)平衡三段式列式計(jì)算H₂轉(zhuǎn)換量，根據(jù)$\frac{{H}_{2}的轉(zhuǎn)化量}{{H}_{2}的總量}$計(jì)算H₂的轉(zhuǎn)化率；
③根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)與濃度商的相對大小判斷反應(yīng)方向，如果濃度商小于平衡常數(shù)，則平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，反之，逆反應(yīng)方向進(jìn)行；
（3）該燃料電池中，通入CO的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2CO+2CO₃^2--4e^-=4CO₂，空氣與CO₂ 的混合氣體一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O₂+4e-+2CO₂=2CO₃^2-；根據(jù)總反應(yīng)式為2CO+O₂=2CO₂來解答；
Ⅱ：根據(jù)溶度積常數(shù)確定先沉淀的物質(zhì)，溶度積常數(shù)越小的物質(zhì)越先沉淀，銅離子和氨水反應(yīng)生成氫氧化銅和銨根離子；

解答 解：Ⅰ：（1）反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為a，故答案為：a；正反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡常數(shù)減��；
（2）①4H₂（g）+2CO（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）        1              0.5             0                    0
變化量（mol/L）       0.3           0.15          0.075             0.075
20min后的量（mol/L）0.7          0.35           0.075             0.075
所以v（CO）=$\frac{0.15mol/L}{20min}$=7.5×10^-3mol/（L•min）；
故答案為：7.5×10^-3；
②依據(jù)圖表數(shù)據(jù)可知80min后達(dá)到平衡，則
                             4H₂（g）+2CO（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（mol）          2              1              0                     0
變化量（mol）         1.6            0.8           0.4                 0.4
80min后的量（mol） 0.4            0.2          0.4                 0.4
所以H₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{1.6mol}{2mol}$×100%=80%；
故答案為：80%；
③80min后，c（H₂）=0.2mol/L、c（CO）=0.1mol/L、c（CH₃OCH₃）=0.2mol/L，c（H₂O）=0.2mol/L，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.2×0.2}{0．{2}^{4}×0．{1}^{2}}$=2500，在上述溫度下，向平衡后的2L容器中再充入0.4molH₂ 和0.4molCH₃OCH₃ （g），則c（H₂）=0.4mol/L、c（CO）=0.1mol/L、c（CH₃OCH₃）=0.4mol/L，c（H₂O）=0.2mol/L，濃度商Q=$\frac{0.4×0.2}{0．{4}^{4}×0．{1}^{2}}$=312.5，所以平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
故答案為：正向；
（3）該燃料電池中，通入CO的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2CO+2CO₃^2--4e^-=4CO₂；燃料電池的電路中有0.2N_A個(gè)電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，由2CO+O₂=2CO₂可知生成0.1molCO₂，標(biāo)況下2.24升；
故答案為：2CO+2CO₃^2--4e^-=4CO₂；2.24；
Ⅱ：因氫氧化銅的溶度積小于氫氧化鎂的溶度積，所以氫氧化銅先沉淀，銅離子和氨水反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀和銨根離子，離子方程式為：Cu²⁺+2NH₃•H₂O?Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺．
故答案為：Cu（OH）₂；Cu²⁺+2NH₃•H₂O?Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算、濃度商的運(yùn)用以及電極反應(yīng)式的書寫、Ksp的計(jì)算，注意根據(jù)溶度積常數(shù)確定先沉淀的物質(zhì)，溶度積常數(shù)越小的物質(zhì)越先沉淀以及化學(xué)平衡常數(shù)與濃度商之間的關(guān)系來分析解答，題目難度中等．