Question

20．（1）一定條件下，向容積為2L的恒容密閉容器中充入1mol CH₃OH（g）和3mol H₂O（g），CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）△H（298K）=+49.4kJ/mol．實(shí)驗(yàn)測(cè)得：達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，吸收熱量19.76kJ．則
①達(dá)平衡時(shí)混合氣體的壓強(qiáng)是反應(yīng)前的1.2倍．
②該條件下反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的依據(jù)是（填序號(hào)）D．
A．v_正（CH₃OH）=v_正（CO₂） B．混合氣體的密度不變
C．c（CH₃OH）=c（H₂O）    D．混合氣體的總物質(zhì)的量不變
（2）在25℃、101kPa下，1g甲醇燃燒生成CO₂和液態(tài)水時(shí)放熱Q kJ．則表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32QkJ•mol^-1．
（3）對(duì)于H₂O₂分解反應(yīng)，Cu²⁺也有一定的催化作用．為比較Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解的催化效果，某化學(xué)研究小組的同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題：

①定性分析：如圖甲可通過(guò)觀察反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的快慢，定性比較得出結(jié)論．有同學(xué)提出將FeCl₃改為Fe₂（SO₄）₃更為合理，其理由是控制陽(yáng)離子相同，排除陰離子的干擾．
②定量分析：用圖乙所示裝置做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)均以生成40mL氣體為準(zhǔn)，其他可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略．檢查該裝置氣密性的方法是關(guān)閉分液漏斗活塞，將注射器活塞向外拉出一定距離，一段時(shí)間后松開(kāi)，觀察活塞是否回到原位，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是收集40mL氣體所需時(shí)間．

Answer 1

分析 （1）①恒溫恒容下，氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比；
②平衡狀態(tài)時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度保持不變；
（2）依據(jù)燃燒熱概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，題干所給量計(jì)算32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放熱，結(jié)合熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方法，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)焓變；（3）①根據(jù)反應(yīng)生成氣體的快慢分析；根據(jù)H₂O₂分解的催化作用有可能是氯離子起的作用，改為Fe₂（SO₄）₃使陽(yáng)離子相同，更為合理；根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件寫(xiě)出反應(yīng)方程式．
②根據(jù)乙圖裝置來(lái)選擇氣密性的檢查方法；該反應(yīng)是通過(guò)反應(yīng)速率分析的，所以根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$來(lái)判斷．

解答 解：（1）①吸熱19.76KJ，據(jù)方程式可以求得，反應(yīng)的甲醇有$\frac{19.76KJ}{49.4KJ/mol}$=0.4mol，則
              CH₃OH（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+3H₂（g）△H（298K）=+49.4kJ/mol
反應(yīng)前（mol）   1         3        0        0
反應(yīng)了（mol）  0.4        0.4     0.4     1.2
平衡后（mol）  0.6        2.6      0.4     1.2
平衡后，混合氣體的壓強(qiáng)是原來(lái)的$\frac{0.6+2.6+0.4+1.2}{1+3}$=1.2，
故答案為：1.2；
②A、不能體現(xiàn)正逆反應(yīng)速率相等，故A錯(cuò)誤；
B、體積不變，反應(yīng)物和生成物都是氣體，所以密度永遠(yuǎn)不變，故B錯(cuò)誤；
C、甲醇和水蒸氣濃度相等，決定于加入的量，與是否平衡無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D、反應(yīng)前后氣體體積不同，所以氣體總物質(zhì)的量不變說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故選D；
（2）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH₃OH）燃燒生成CO₂和液態(tài)水時(shí)放熱QkJ．32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量為32QKJ；則表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32QkJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32QkJ•mol^-1；
（3）①該反應(yīng)中產(chǎn)生氣體，而且反應(yīng)放熱，所以可根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)生氣泡快慢或反應(yīng)完成的先后或試管壁的冷熱程度來(lái)判斷；H₂O₂分解的催化作用有可能是氯離子起的作用，改為Fe₂（SO₄）₃使陰離子相同，這樣可以控制陰離子相同，排除陰離子的干擾，更為合理；故答案為：反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的快慢；   控制陽(yáng)離子相同，排除陰離子的干擾；
②結(jié)合乙圖裝置，該氣密性的檢查方法為：關(guān)閉分液漏斗活塞，將注射器活塞拉出一定距離，一段時(shí)間后松開(kāi)活塞，觀察活塞是否回到原位；反應(yīng)是通過(guò)反應(yīng)速率分析的，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$，所以，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是時(shí)間（或收集一定體積的氣體所需要的時(shí)間），
故答案為：關(guān)閉分液漏斗活塞，將注射器活塞向外拉出一定距離，一段時(shí)間后松開(kāi)，觀察活塞是否回到原位；收集40mL氣體所需時(shí)間．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了催化劑的作用及化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素等知識(shí)點(diǎn)，難度不大，要會(huì)分析將FeCl₃改為Fe₂（SO₄）₃更為合理的理由．