Question

“低碳循环”已引起各国家的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量和有效地开发利用CO₂正成为化学家研究的主要课题。
（1）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应
CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需 时间/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实验2条件下平衡常数K=           。
②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b 的值_______(填具体值或取值范围)。
③实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均为1mol，则此时V_正    V_逆（填“<” ，“>” ，“=”）。
（2）已知在常温常压下：
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
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：____________
（3）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠（NaHC₂O₄）溶液显酸性。常温下，向10 mL 0.01 mol·L^-1 H₂C₂O₄溶液中滴加10mL 0.01mol·L^-1 NaOH溶液时，比较溶液中各种离子浓度的大小关系               ；
（4）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10^-9。CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L ，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为       _______________mol/L。
（5）以二甲醚（CH₃OCH₃）、空气、H₂SO₄为原料，铂为电极可构成燃料电池，其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似。请写出该电池负极上的电极反应式：         。

Answer 1

（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(C₂O₄^2-) > c(OH^-)    （4）5.6×10^—5
（5）CH₃OCH₃-12e^—+3H₂O=3CO₂+12H⁺

解析试题分析：（1）①、平衡时CO的物质的量为1.6mol，则：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
开始（mol）：2      1        0        0
变化（mol）：0.4    0.4      0.4      0.4
平衡（mol）：1.6    0.6      0.4      0.4
该反应前后气体体积不变，故利用物质的量代替浓度计算平衡常数，故900℃时该反应平衡常数k===0.17。
②由于CO与H₂的化学计量数相等都为1，所以当两者物质的量相等时二者转化率相等．要使CO转化率大于H₂的转化率，则增大H₂的物质的量，即a/b 的值小于1，
③由①900℃时，该反应的平衡常数为0.17，实验4，在900℃时，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均为1mol，则此时浓度商Qc=1，大于平衡常数0.17，故反应向逆反应进行，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
依据盖斯定律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，二者恰好反应，所得溶液为NaHC₂O₄溶液，在该溶液中，直接电离出的Na^＋和HC₂O₄^－浓度最大，NaHC₂O₄溶液显酸性，说明HC₂O₄^－的电离程度大于水解，所以c(Na⁺)＞c(HC₂O₄^－)，c(H⁺)＞ c(OH^－)。，溶液中水电离生成氢离子，故c(H⁺)＞c(C₂O₄^2－)，溶液呈酸，电离产生的c（C₂O₄^2－）原大于 c(OH^－)。，溶液中离子浓度c(Na⁺)> c(HC₂O₄^－)> c(H⁺)> c(C₂O₄^2－) > c(OH^－)。
（4）Na₂CO₃溶液的浓度为1×10-4mol·L^－1，等体积混合后溶液中c（CO₃^2－）=×2×10^-4mol·L^－1=1×10^-4mol·L^－1，根据K_sp=c（CO₃^2－）·c（Ca^2＋）=2.8×10^-9可知，钙离子最小浓度c（Ca^2＋）=mol·L^－1=2.8×10^-5mol·L^－1，原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca^2＋）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为2×2.8×10^-5mol·L^－1=5.6×10^—5mol·L^－1。
（5）反应本质是二甲醚的燃烧，原电池负极发生氧化反应，二甲醚在负极放电，正极反应还原反应，氧气在正极放电．二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子，电极反应式为 CH₃OCH₃-12e^－+3H₂O=2CO₂+12H^＋。
考点：考查化学平衡、反应热、以及难溶电解质的溶解平衡等问题。