Question

“低碳循環(huán)”已引起各國家的高度重視，而如何降低大氣中CO₂的含量和有效地開發(fā)利用CO₂正成為化學(xué)家研究的主要課題．
（1）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?
CO₂（g）+H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需 時(shí)間/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實(shí)驗(yàn)2條件下平衡常數(shù)K=

 

．
②實(shí)驗(yàn)3中，若平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則

a

b

的值

 

（填具體值或取值范圍）．
③實(shí)驗(yàn)4，若900℃時(shí)，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均為1mol，則此時(shí)V_正

 

V_逆（填“＜”，“＞”，“=”）．
（2）已知在常溫常壓下：寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)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）已知草酸是一種二元弱酸，草酸氫鈉（NaHC₂O₄）溶液顯酸性．常溫下，向10mL 0.01mol?L^-1 H₂C₂O₄溶液中滴加10mL 0.01mol?L^-1 NaOH溶液時(shí)，比較溶液中各種離子濃度的大小關(guān)系

 

；
（4）CO₂在自然界循環(huán)時(shí)可與CaCO₃反應(yīng)，CaCO₃是一種難溶物質(zhì)，其Ksp=2.8×10^-9．CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，現(xiàn)將等體積的CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^-4mol/L，則生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小濃度為

 

mol/L．
（5）以二甲醚（CH₃OCH₃）、空氣、H₂SO₄為原料，鉑為電極可構(gòu)成燃料電池，其工作原理與甲烷燃料電池的原理相似．請寫出該電池負(fù)極上的電極反應(yīng)式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),離子濃度大小的比較

專題：化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）①化學(xué)平衡常數(shù)K=

c(CO2)．c(H2)

c(CO)．c(H2O)

；
②若平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則

a-d

a

＞

c

b

；   
③根據(jù)濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)相對大小判斷反應(yīng)方向，從而確定正逆反應(yīng)速率相對大��；
（2）根據(jù)蓋斯定律書寫；
（3）草酸氫鈉（NaHC₂O₄）溶液顯酸性，說明草酸氫根離子電離程度大于水解程度，但水解和電離程度都較��；
（4）c（CaCl₂）=

Ksp

c(Na2CO3)

；
（5）該燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答： 解：（1）①平衡時(shí)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，
化學(xué)平衡常數(shù)K=

c(CO2)．c(H2)

c(CO)．c(H2O)

=

0.2×0.2

0.8×0.3

=

1

6

或0.17，
故答案為：

1

6

或0.17；
②根據(jù)方程式知，參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量等于生成氫氣的物質(zhì)的量，所以a-d=c，若平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則

a-d

a

＞

c

b

，

a

b

＜

a-d

c

=1，其轉(zhuǎn)化率大于0，所以0＜

a

b

＜

a-d

c

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

1mol

2L

=0.5mol/L，濃度商=

0.5×0.5

0.5×0.5

=1＞K，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則V_正＜V_逆，故答案為：＜；
（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
將方程式

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  
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ∕mol； 
（3）二者恰好反應(yīng)生成草酸氫鈉，草酸氫鈉溶液呈酸性c（H⁺）＞c（OH^-），則草酸氫根離子電離和水電離都生成氫離子，草酸氫根離子水解和電離程度較小，所以離子濃度大小順序是c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-），故答案為：c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）；  
（4）混合溶液中c（Na₂CO₃）=1×10^-4mol/L，根據(jù)溶度積常數(shù)得混合溶液中c（CaCl₂）=

2.8×10-9

1×10-4

mol/L=2.8×10^-5mol/L，二者等體積混合時(shí)溶質(zhì)濃度降為原來的一半，所以原來氯化鈣濃度為5.6×10^-5mol/L，故答案為：5.6×10^-5；
（5）該燃料電池中，負(fù)極上二甲醚失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=3CO₂+12H⁺，故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=3CO₂+12H⁺．

點(diǎn)評：根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)公式、蓋斯定律、原電池原理、鹽類水解、難溶物的溶解平衡等知識點(diǎn)來分析解答，考查知識面較廣，同時(shí)考查學(xué)生對知識點(diǎn)掌握及綜合運(yùn)用能力，易錯(cuò)點(diǎn)是（4）題，第一次要正確計(jì)算混合溶液中碳酸鈉濃度，第二次要將根據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算出的氯化鈣濃度轉(zhuǎn)化為原溶液濃度，為易錯(cuò)點(diǎn)．