Question

（2010?順義區(qū)一模）近年來，碳和碳的化合物在生產(chǎn)生活實際中應用廣泛．
（1）甲烷燃燒放出大量的熱，可作為能源用于人類的生產(chǎn)和生活．
已知 ①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO （g）+4H₂O（l）△H₁=-1214.6KJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
則反應CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l） 的△H=

-890.3KJ/mol

．
（2）將兩個石墨電極插人KOH溶液中，向兩極分別通入CH₄和O₂，構(gòu)成甲烷燃料電池．通入CH₄的一極，其電極反應式是：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；通入O₂的一極，其電極反應式是

O₂+4e^_+2H₂O=4OH^-

．
（3）若用石墨做電極電解500ml飽和食鹽水，寫出電解反應的離子方程式為：

2Cl^-+2H₂O

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-

；電解一段時間后兩極共收集到標準狀況下的氣體1.12L（不考慮氣體的溶解）．停止通電，假設(shè)反應前后溶液體積不變，則所得溶液的pH=

13

．
（4）將不同量的CO （g） 和H₂O （g） 分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應
CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所 需時間/min
		H2O	CO	CO2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實驗1中以υ（H₂） 表示的反應速率為

0.16mol?（L?min）^-1

．
②實驗2中的平衡常數(shù)是

0.17

 （計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）．
③該反應的正反應為

放

（填“吸”或“放”）熱反應．
④若實驗3要達到與實驗2相同的平衡狀態(tài)（即各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)分別相等），則a、b應滿足的關(guān)系是

b=2a＞l（或a＞0.5，b=2a；或b＞1，b=2a）

 （用含a、b的數(shù)學式表示）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來計算化學反應的焓變；
（2）燃料電池中，正極上是氧氣得電子的反應；
（3）根據(jù)電解池的工作原理和電極方程式來計算；
（4）①利用化學反應速率的計算公式計算；
②根據(jù)平衡常數(shù)的表達式進行計算；
③利用轉(zhuǎn)化率與消耗量和起始量的關(guān)系計算并判斷反應熱；
④從等效平衡的角度分析．

解答：解：（1）根據(jù)題意得CH₄（g）+

3

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H₁=-607.3KJ/mol①，CO （g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-283kJ/mol②，
根據(jù)蓋斯定律，①+②可得反應CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l） 的△H=-607.3KJ/mol+（-283kJ/mol）=-890.3KJ/mol，故答案為：-890.3KJ/mol；   
（2）燃料電池中，正極上是氧氣得電子的反應，當以KOH溶液為電解質(zhì)時，氧氣得電子的反應為：O₂+4e^_+2H₂O=4OH^-，故答案為：O₂+4e^_+2H₂O=4OH^-；
（3）用石墨做電極電解飽和食鹽水的電極反應為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，當兩極共收集到標準狀況下的氣體1.12L（0.05mol）時，
則生成氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.05mol，所以C_OH-=

0.05mol

0.5L

=0.1mol/L，所以PH=13，故答案為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；13；
（4）①v（CO₂）=

1.6mol 2L

5min

=0.16mol/（L?min）=v（H₂），故答案為：0.16mol?（L?min）^-1；
 ②驗2和實驗3反應溫度相等，則反應的平衡常數(shù)相等，可根據(jù)實驗2計算平衡常數(shù)，
         H₂O（g）+CO（g） CO₂（g）+H₂（g）
初始 0.5mol/L    1mol/L              0       0
轉(zhuǎn)化 0.2mol/L   0.2mol/l         0.2mol/l    0.2mol/l
平衡 0.3mol/L   0.8mol/L         0.2mol/l    0.2mol/l 
K=

0.2×0.2

0.3×0.8

=0.17，故答案為：0.17；
③實驗1中CO的轉(zhuǎn)化率為

4mol-2.4mol

4mol

×100%=40%，實驗2中CO的轉(zhuǎn)化率為

2mol-1.6mol

2mol

×100%=20%，則實驗1的轉(zhuǎn)化率大于實驗2，
則說明溫度升高平衡向逆反應方向移動，該反應放熱，故答案為：放；
④若實驗3要達到與實驗2等效的平衡狀態(tài)，則所加入物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于初始原料的配比數(shù)，即b=2a，因t＜3min，說明反應速率增大，反應物濃度增大，所以有b＞1，
故答案為：b=2a＞l （或a＞0.5，b=2a；或b＞1，b=2a）．

點評：本題考查化學平衡和化學反應速率等知識，做題時注意把握影響平衡移動的因素以及平衡常數(shù)的有關(guān)計算，此為化學平衡�？疾閱栴}．