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

【答案】

（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(C2O42-) > 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(C2O42－)，溶液呈酸，电离产生的c（C2O42－）原大于 c(OH－)。，溶液中离子浓度c(Na+)> c(HC2O4－)> c(H+)> c(C2O42－) > 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（CO32－）=×2×10-4mol·L－1=1×10-4mol·L－1，根据Ksp=c（CO32－）·c（Ca2＋）=2.8×10-9可知，钙离子最小浓度c（Ca2＋）=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（Ca2＋）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。