Question

“低碳循環(huán)”已引起各國家的高度重視，而如何降低大氣中CO2的含量和有效地開發(fā)利用CO2正成為化學家研究的主要課題。

（1）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
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1．6	2．4	6
2	900	2	1	0．4	1．6	3
3	900	a	b	c	d	t

 

① 實驗2條件下平衡常數(shù)K=??????? ??? 。

② 實驗3中，若平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則a/b 的值_______(填具體值或取值范圍)。

③ 實驗4，若900℃時，在此容器中加入CO、H2O、CO2 、H2均為1mol，則此時V正???? V逆（填“<” ，“>” ，“=”）。

（2）已知在常溫常壓下：

①2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g)?? ΔH＝－1275.6 kJ／mol

②2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g)?? ΔH＝－566.0 kJ／mol

③H2O(g) ＝ H2O(l)?? ΔH＝－44.0 kJ／mol

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：____________

（3）已知草酸是一種二元弱酸，草酸氫鈉（NaHC2O4）溶液顯酸性。常溫下，向10 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液時，比較溶液中各種離子濃度的大小關系??????????????? ；

（4）CO2在自然界循環(huán)時可與CaCO3反應，CaCO3是一種難溶物質(zhì)，其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的濃度為2×10-4mol/L ，則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為??????? _______________mol/L。

（5）以二甲醚（CH3OCH3）、空氣、H2SO4為原料，鉑為電極可構成燃料電池，其工作原理與甲烷燃料電池的原理相似。請寫出該電池負極上的電極反應式：????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）①1/ 6或0.17????? ②<1 （填0<a/b<1亦可）???? ③<????

（2）CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l)?? ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol??

（3）c(Na+)> c(HC2O4-)> c(H+)> c(C2O42-) > c(OH-)???? （4）5.6×10—5

（5）CH3OCH3-12e—+3H2O=3CO2+12H+

【解析】

試題分析：（1）①、平衡時CO的物質(zhì)的量為1.6mol，則：

?????????? CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），

開始（mol）：2????? 1??????? 0??????? 0

變化（mol）：0.4??? 0.4????? 0.4????? 0.4

平衡（mol）：1.6??? 0.6????? 0.4????? 0.4

該反應前后氣體體積不變，故利用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，故900℃時該反應平衡常數(shù)k===0.17。

②由于CO與H2的化學計量數(shù)相等都為1，所以當兩者物質(zhì)的量相等時二者轉(zhuǎn)化率相等．要使CO轉(zhuǎn)化率大于H2的轉(zhuǎn)化率，則增大H2的物質(zhì)的量，即a/b 的值小于1，

③由①900℃時，該反應的平衡常數(shù)為0.17，實驗4，在900℃時，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均為1mol，則此時濃度商Qc=1，大于平衡常數(shù)0.17，故反應向逆反應進行，所以V正＜V逆，

（2）①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=－1275.6kJ·mol－1

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=－566.0kJ·mol－1

③H2O（g）=H2O（l）△H=－44.0kJ·mol－1

依據(jù)蓋斯定律①-②+③×4得：2CH3OH（l）+2O2（g）=2CO（g）+4H2O（l）△H=－885.6KJ·mol－1；

即CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=－442.8KJ·mol－1；

（3）向10mL 0.01mol?L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液，二者恰好反應，所得溶液為NaHC2O4溶液，在該溶液中，直接電離出的Na＋和HC2O4－濃度最大，NaHC2O4溶液顯酸性，說明HC2O4－的電離程度大于水解，所以c(Na+)＞c(HC2O4－)，c(H+)＞ c(OH－)。，溶液中水電離生成氫離子，故c(H+)＞c(C2O42－)，溶液呈酸，電離產(chǎn)生的c（C2O42－）原大于 c(OH－)。，溶液中離子濃度c(Na+)> c(HC2O4－)> c(H+)> c(C2O42－) > c(OH－)。

? （4）Na2CO3溶液的濃度為1×10-4mol·L－1，等體積混合后溶液中c（CO32－）=×2×10-4mol·L－1=1×10-4mol·L－1，根據(jù)Ksp=c（CO32－）·c（Ca2＋）=2.8×10-9可知，鈣離子最小濃度c（Ca2＋）=mol·L－1=2.8×10-5mol·L－1，原溶液CaCl2溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca2＋）的2倍，故原溶液CaCl2溶液的最小濃度為2×2.8×10-5mol·L－1=5.6×10—5mol·L－1。

（5）反應本質(zhì)是二甲醚的燃燒，原電池負極發(fā)生氧化反應，二甲醚在負極放電，正極反應還原反應，氧氣在正極放電．二甲醚放電生成二氧化碳與氫離子，電極反應式為 CH3OCH3-12e－+3H2O=2CO2+12H＋。

考點：考查化學平衡、反應熱、以及難溶電解質(zhì)的溶解平衡等問題。