Question

（2013?珠海一模）（1）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入體積2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下兩組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①實(shí)驗(yàn)1中以v（CO₂）表示的反應(yīng)速率為

0.13mol/（L?min）

（第二位小數(shù)）
②該反應(yīng)為

放熱

（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
③求實(shí)驗(yàn)2的平常常數(shù)K，要求寫出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果取二位小數(shù)
（2）已知在常溫常壓下：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1451.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
寫出甲醇不完全燃燒生成CO和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式

CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ/mol

（3）甲醇和氧氣完全燃燒的反應(yīng)可以設(shè)計(jì)為燃料電池，裝置如圖，該電池通過(guò)K₂CO₃溶液吸收反應(yīng)生的CO₂．則負(fù)極的電極反應(yīng)為

CH₃OH+7CO₃^2-+2H₂O-6e^-=8HCO₃^-

．
（4）CaCO₃的K_SP=2.8×10^-9．將等體積CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^-4mol/L，則生成沉淀所需該CaCl₂溶液的最小濃度為

5.6×10^-5mol/L

．

Answer 1

分析：（1）①、由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，根據(jù)v=

△n V

△t

計(jì)算v（CO），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（CO₂）；
②、第二組溫度比第一組高，反應(yīng)物物質(zhì)的量比第一組減半，但是平衡時(shí)CO₂的物質(zhì)的量比第一組的一半少，表明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
③、利用三段式計(jì)算平衡時(shí)，各組分的物質(zhì)的量，該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，故利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算平衡常數(shù)；
（2）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算；
（3）總的電池反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+2CO₃^2-=4HCO₃^-+2H₂O，甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)，在負(fù)極放電，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，在正極放電，正極電極反應(yīng)式為3O₂+12e^-+12HCO₃^-=12CO₃^2-+6H₂O，總反應(yīng)是減去正極反應(yīng)式可得負(fù)極電極反應(yīng)式；
（4）由混合后碳酸根濃度為1×10^-4mol/L，根據(jù)碳酸鈣溶度積常數(shù)計(jì)算混合后溶液中鈣離子的濃度，原氯化鈣濃度為混合后鈣離子濃度的2倍．

解答：解：（1）①、由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，v（CO）=

1.6mol 2L

6min

=

2

15

mol/（L?min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（CO₂）=v（CO）=

2

15

mol/（L?min）=0.13mol/（L?min），
故答案為：0.13mol/（L?min）；
②、實(shí)驗(yàn)1中CO的轉(zhuǎn)化率為

4mol-2.4mol

4mol

×100%=40%，實(shí)驗(yàn)2中CO的轉(zhuǎn)化率為

2mol-1.6mol

2mol

×100%=20%，則實(shí)驗(yàn)1的轉(zhuǎn)化率大于實(shí)驗(yàn)2，則說(shuō)明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，
故答案為：放熱；
③、平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為1.6mol，則：
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
開(kāi)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(yīng)前后氣體體積不變，故利用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，故900℃時(shí)該反應(yīng)平衡常數(shù)k=

0.4×0.4

1.6×0.6

=0.17，
故答案為：0.17；
（2）已知：①2CH₃OH（1）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（1）△H=-1451.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①-②得2CH₃OH（1）+2O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（1），故△H=（-1451.6kJ/mol）-（-566.0kJ/mol）=
885.6kJ/mol，即CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ/mol；
（3）總的電池反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+2CO₃^2-=4HCO₃^-+2H₂O，甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)，在負(fù)極放電，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，在正極放電，正極電極反應(yīng)式為3O₂+12e^-+12HCO₃^-=12CO₃^2-+6H₂O，總反應(yīng)是減去正極反應(yīng)式可得負(fù)極電極反應(yīng)式為：2CH₃OH+14CO₃^2-+4H₂O-12e^-=16HCO₃^-，即CH₃OH+7CO₃^2-+2H₂O-6e^-=8HCO₃^-，
故答案為：CH₃OH+7CO₃^2-+2H₂O-6e^-=8HCO₃^-；
（4）由混合后碳酸根濃度為1×10^-4mol/L，混合后使碳酸根沉淀，
需要鈣離子的最小濃度為

2.8×10-9

1×10-4

mol/L=2.8×10^-5mol/L，
原氯化鈣濃度為混合后鈣離子濃度的2倍，故原氯化鈣的濃度為2×2.8×10^-5mol/L=5.6×10^-5mol/L，
故答案為：2.8×10^-5mol/L．

點(diǎn)評(píng)：本題考查反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、熱化學(xué)方程式書寫、溶度積有關(guān)計(jì)算等，難度中等，注意（3）熱化學(xué)方程式的書寫為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，注意利用總反應(yīng)式與正極反應(yīng)式之差得負(fù)極反應(yīng)式，注意總反應(yīng)式為生成物二氧化碳與碳酸根反應(yīng)的總反應(yīng)，正極反應(yīng)式為生成的氫氧根與碳酸氫根的合反應(yīng)．