Question

2．環(huán)境問題已經(jīng)是我國面臨的重大問題．
Ⅰ．減少二氧化碳的排放是一項重要課題．研究表明，C0₂經(jīng)催化加氫可合成低碳醇：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H幾種化學鍵的鍵能如表所示

化學鍵	C=0	H-H	C-C	C-H	0-H	C-0
鍵能/kJ•mol-1	803	436	332	409	463	326

通過計算得出△H=-28kJ/mol．
（2）在1.0L恒容密閉容器中投入lmolC0₂和2.75molH₂發(fā)生該反應，實驗測得不同溫度及壓強下，平衡時甲醉的物質(zhì)的量如圖所示．
當壓強為P₂，溫度為512K時，向該容器中投入 lmol CO₂、0.5mol H₂、2mol CH₃OH、0.6mol H₂0時，平衡向逆反應方向移動．
（3）以CH₃OH、空氣（0₂含量20%）、KOH溶液為 原料，以石墨為電極可直接構(gòu)成燃料電池，則該電池的負極反應式為CH₃OH+8OH^--6e-=CO₃^2-+6H₂O；用該 電池電解500mL 1mol/L CuSO₄溶液，當燃料電池消耗標況下56L空氣時，計算理論上兩極電解產(chǎn)生氣體的總物質(zhì)的量1mol．
Ⅱ．SO₂也是一種大氣污染物，可以用海水處理含SO₂的廢氣，海水中主要離子的含量如下：

成分	含量/（mg/L）	成分	含量（mg/L）
Cl-	18980	Ca2+	400
Na+	10560	HCO3-；	142
SO42-	2560	Mg2+	1272

（1）海水經(jīng)初步處理后，還含有Ca²⁺、Mg²⁺，Na⁺、Cl^-，向其中加入石灰漿使海水中的Mg²⁺轉(zhuǎn)換 為Mg（OH）₂，當Mg²⁺剛好沉淀完全時，c（ Ca²⁺）為4.58mol/L
已知Ksp[Mg（OH）₂]=1.2×l0^-11   Ksp[Ca（OH）₂]=5.5×10^-6
（2）處理過的廢氣中S0₂的含量可以通過碘量法來測定．用到的試劑有：0．l mol•L的碘標準溶液，淀粉溶液．當把處理后的廢氣以每分鐘aL（標況下）的流速通入到lOOmL含有淀粉的碘標準液中，t min達到滴定終點．滴定終點的現(xiàn)象為溶液藍色褪去，且半分鐘不恢復顏色計算該處理氣中SO₂的含量$\frac{0.224}{at}$（用含a，t的式子表示）

Answer 1

分析 I．（1）焓變等于反應物總鍵能減去生成物總鍵能；
（2）當壓強為P₂，溫度為512K時，平衡時甲醇為0.25mol，計算平衡時各組分物質(zhì)的量，由于容器的容積為1L，利用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，再計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應向正反應進行，若Qc＞K，反應向逆反應進行；
（3）原電池負極發(fā)生氧化反應，負極上是甲醇失去電子，堿性條件下生成碳酸根與水；
硫酸銅物質(zhì)的量為0.5mol，銅離子完全放電獲得電子為0.5mol×2=1mol，56L空氣中氧氣物質(zhì)的量為$\frac{56L×0.2}{22.4L/mol}$=0.5mol，轉(zhuǎn)移電子為0.5mol×4=2mol＞1mol，故陰極氫離子還放電，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算生成氫氣的物質(zhì)的量，陽極是氫氧根離子放電生成氧氣，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知生成氧氣為0.5mol；
Ⅱ．（1）Mg²⁺剛好沉淀完全時，溶液中c（ Mg²⁺）=l0^-5mol/L，再結(jié)合Ksp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=1.2×l0^-11，Ksp[Ca（OH）₂]=c（Ca²⁺）×c²（OH^-）=5.5×10^-6，聯(lián)立計算；
（2）發(fā)生反應：I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，碘反應完畢時，溶液藍色褪去．計算通入氣體總體積，根據(jù)方程式二氧化硫的體積，可得二氧化硫的含量．

解答 解：I．（1）焓變等于反應物總鍵能減去生成物總鍵能，則CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的△H=[2×803+436×3-（409×3+326+463×3）]mol/L=-28kJ/mol，
故答案為：-28kJ/mol；
（2）當壓強為P₂，溫度為512K時，平衡時甲醇為0.25mol，則：
           CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol）：1      2.75      0          0
變化量（mol）：0.25   0.75      0.25       0.25
平衡量（mol）：0.75    2        0.25       0.25
由于容器的容積為1L，利用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，故平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.25×0.25}{0.75×{2}^{3}}$=$\frac{1}{96}$，
此時濃度商Qc=$\frac{0.6×2}{1×0．{5}^{3}}$=9.6＞K=$\frac{1}{96}$，反應向逆反應進行，
故答案為：逆反應；
（3）原電池負極發(fā)生氧化反應，負極上是甲醇失去電子，堿性條件下生成碳酸根與水，負極電極反應式為：CH₃OH+8OH^--6e-=CO₃^2-+6H₂O
硫酸銅物質(zhì)的量為0.5mol，銅離子完全放電獲得電子為0.5mol×2=1mol，56L空氣中氧氣物質(zhì)的量為$\frac{56L×0.2}{22.4L/mol}$=0.5mol，轉(zhuǎn)移電子為0.5mol×4=2mol＞1mol，故陰極氫離子還放電，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，生成氫氣的物質(zhì)的量為$\frac{2mol-1mol}{2}$=0.5mol，陽極是氫氧根離子放電生成氧氣，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知生成氧氣為0.5mol，故兩極生成氣體總物質(zhì)的量為0.5mol+0.5mol=1mol，
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e-=CO₃^2-+6H₂O；1mol；
Ⅱ．（1）Mg²⁺剛好沉淀完全時，溶液中c（ Mg²⁺）=l0^-5mol/L，Ksp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=1.2×l0^-11，Ksp[Ca（OH）₂]=c（Ca²⁺）×c²（OH^-）=5.5×10^-6，聯(lián)立可得c（Ca²⁺）=4.58mol．L，
故答案為：4.58；
（2）發(fā)生反應：I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，滴定終點時，溶液藍色褪去，且半分鐘不恢復顏色，通入氣體總體積為ta L，由方程式可知n（SO₂）=n（I₂）=0.1L×0.1mol/L=0.01mol，則V（SO₂）=n（I₂）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L，該處理氣中SO₂的含量$\frac{0.224L}{taL}$=$\frac{0.224}{at}$，
故答案為：溶液藍色褪去，且半分鐘不恢復顏色；$\frac{0.224}{at}$．

點評 本題考查反應熱計算、化學平衡計算、化學平衡常數(shù)的計算和應用、原電池的工作原理、溶度積有關(guān)計算、氧化還原反應滴定等知識，屬于拼合型題目，注意對基礎知識的理解掌握．