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：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：

 

．
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
（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10mL 0.01mol?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

考点：化学平衡常数的含义,热化学方程式,化学电源新型电池,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,离子浓度大小的比较

专题：化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）①化学平衡常数K=

c(CO2)．c(H2)

c(CO)．c(H2O)

；
②若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则

a-d

a

＞

c

b

；   
③根据浓度商与化学平衡常数相对大小判断反应方向，从而确定正逆反应速率相对大小；
（2）根据盖斯定律书写；
（3）草酸氢钠（NaHC₂O₄）溶液显酸性，说明草酸氢根离子电离程度大于水解程度，但水解和电离程度都较小；
（4）c（CaCl₂）=

Ksp

c(Na2CO3)

；
（5）该燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应．

解答： 解：（1）①平衡时c（CO）=

1.6mol

2L

=0.8mol/L，c（H₂）=

0.4mol

2L

=0.2mol/L，c（H₂O）=

(1-0.4)mol

2L

=0.6mol/L，c（CO₂）=c（H₂）=

0.4mol

2L

=0.2mol/L，
化学平衡常数K=

c(CO2)．c(H2)

c(CO)．c(H2O)

=

0.2×0.2

0.8×0.3

=

1

6

或0.17，
故答案为：

1

6

或0.17；
②根据方程式知，参加反应的CO的物质的量等于生成氢气的物质的量，所以a-d=c，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则

a-d

a

＞

c

b

，

a

b

＜

a-d

c

=1，其转化率大于0，所以0＜

a

b

＜

a-d

c

=1，
故答案为：＜1 （填0＜a/b＜1亦可）；    
③c（CO）=c（H₂）=c（H₂O）=c（CO₂）=

1mol

2L

=0.5mol/L，浓度商=

0.5×0.5

0.5×0.5

=1＞K，说明平衡向逆反应方向移动，则V_正＜V_逆，故答案为：＜；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
将方程式

①-②

2

+2③得CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=

( -1275.6kJ/mol)-( -566.0kJ/mol)

2

+2×（-44.0kJ/mol）=-442.8 kJ∕mol  
故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ∕mol； 
（3）二者恰好反应生成草酸氢钠，草酸氢钠溶液呈酸性c（H⁺）＞c（OH^-），则草酸氢根离子电离和水电离都生成氢离子，草酸氢根离子水解和电离程度较小，所以离子浓度大小顺序是c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-），故答案为：c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）；  
（4）混合溶液中c（Na₂CO₃）=1×10^-4mol/L，根据溶度积常数得混合溶液中c（CaCl₂）=

2.8×10-9

1×10-4

mol/L=2.8×10^-5mol/L，二者等体积混合时溶质浓度降为原来的一半，所以原来氯化钙浓度为5.6×10^-5mol/L，故答案为：5.6×10^-5；
（5）该燃料电池中，负极上二甲醚失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=3CO₂+12H⁺，故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=3CO₂+12H⁺．

点评：根据化学平衡常数公式、盖斯定律、原电池原理、盐类水解、难溶物的溶解平衡等知识点来分析解答，考查知识面较广，同时考查学生对知识点掌握及综合运用能力，易错点是（4）题，第一次要正确计算混合溶液中碳酸钠浓度，第二次要将根据溶度积常数计算出的氯化钙浓度转化为原溶液浓度，为易错点．