Question

18．（1）某溫度下，SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g），△H=-98kJ/mol．開始時(shí)在100L密閉容器中加入4.0molSO₂和10.0molO₂，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，共放出196KJ熱量．該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=$\frac{10}{3}$；
（2）已知：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-192.9kJ/mol；又知H₂O（l）=H₂O（g），△H=+44kJ/mol，則：2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）的△H=-561.8KJ/mol；
（3）有一種甲醇燃料電池，采用NaOH作電解質(zhì)溶液，寫出該電池負(fù)極反應(yīng)式2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12 H₂O；
（4）常溫時(shí)，BaSO₄的Ksp═1.08x10^-10，現(xiàn)將BaCl₂溶液與2.0×10^-3mol/l的Na₂SO₄溶液等體積混合．若要生成BaSO₄沉淀，BaCl₂溶液的最小濃度為2.16×10^-7mol/L．

Answer 1

分析 （1）利用三段式法計(jì)算平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
（2）CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9KJ/mol，②H₂O（l）=H₂O（g）△=44KJ/mol，
利用蓋斯定律將①-②×2可得CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O，△H=（-192.9kJ/mol）-44KJ/mol×2=-280.9kJ/mol，
（3）燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下，甲醇燃燒生成碳酸根離子；
（4）計(jì)算混合后硫酸根的濃度，根據(jù)K_sp（BaSO₄）=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-）計(jì)算硫酸根沉淀時(shí)溶液中c（Ba²⁺），原氯化鋇溶液為此時(shí)鋇離子濃度的2倍，注意溶液混合后各種物質(zhì)的濃度降為原來(lái)的一半．

解答 解：（1）由SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g）△H=-98kJ•mol^-1，
在100L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出熱量196kJ，則消耗SO₂ 2mol，
SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g）
起始 4.0mol 10.0mol 0
轉(zhuǎn)化：2mol 1.0mol 2.0mol
平衡：2.0mol 9.0mol 2.0mol
則平衡時(shí)：c（SO₂）=0.02mol/L，c（O₂）=0.09mol/L，c（SO₃）=0.02mol/L，
所以k=$\frac{c（S{O}_{3}）}{c（S{O}_{2}）\sqrt{{O}_{2}}}$=$\frac{10}{3}$，
故答案為：$\frac{10}{3}$；
（2）CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9KJ/mol，②H₂O（l）=H₂O（g）△=44KJ/mol，
利用蓋斯定律將①-②×2可得CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O，△H=（-192.9kJ/mol）-44KJ/mol×2=-280.9kJ/mol，
則2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）的△H=-561.8KJ/mol，
故答案為：-561.8KJ/mol；
（3）燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下，甲醇在負(fù)極生成碳酸根離子，故a應(yīng)該通入甲醇，其電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；
（4）等體積混合后，c（SO₄^2-）=$\frac{1}{2}$×2.0×10^-3mol/L=1.0×10^-3mol/L，故BaSO₄沉淀所需Ba²⁺離子的最小濃度為c（Ba²⁺）=$\frac{1.08×1{0}^{-10}}{1{0}^{-3}}$mol/L=1.08×10^-7mol/L，故原BaCl₂溶液的濃度為2×1.08×10^-7mol/L=2.16×10^-7mol/L，
故答案為：2.16×10^-7mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、平衡建立過(guò)程、原電池原理分析、沉淀溶解平衡的精髓應(yīng)用等，綜合性較強(qiáng)，注意細(xì)心思考，細(xì)心計(jì)算，題目難度中等．