Question

如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，引起了全世界的普遍重視，所以“低碳經(jīng)濟(jì)”正成為科學(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）得到如下兩組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	溫度/℃	起始量/mol	平衡梁/mol	達(dá)到平衡所需時(shí)間/nin
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①實(shí)驗(yàn)1從開始到達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，以v（CO₂）表示的反應(yīng)速率為　　．（精確到0.01，下同）

②該反應(yīng)為　　（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)2條件下平衡常數(shù)K=　　．

（2）以二甲醚（CH₃OCH₃）、空氣、氫氧化鉀為原料，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(qǐng)寫出該電池負(fù)極上的電極反應(yīng)式：　　．

（3）已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱分別為﹣285.8kJ•mol^﹣1、﹣283.0kJ•mol ^﹣1和﹣726.5kJ•mol^﹣1．請(qǐng)寫出甲醇（CH₃OH）不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：　．

Answer 1

考點(diǎn)：

化學(xué)平衡的計(jì)算；有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算；原電池和電解池的工作原理．.

分析：

（1）①已知平衡時(shí)c（H₂）=1.6mol，所以c（CO₂）=1.6mol，根據(jù)公式求出v（CO₂）

②第二組溫度比第一組高，反應(yīng)物物質(zhì)的量比第一組減半，但是平衡時(shí)H₂的物質(zhì)的量比第一組的一半少，表明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；依據(jù)圖表數(shù)據(jù)列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)概念計(jì)算；

（2）負(fù)極上是燃料甲醚發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成CO₃^2﹣和H₂O；

（3）根據(jù)CO和CH₃OH的燃燒熱先書寫熱方程式，再利用蓋斯定律來分析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．

解答：

解：（1）①已知平衡時(shí)c（H₂）=1.6mol，所以c（CO₂）=1.6mol，v（CO₂）==0.13mol/（L•min），故答案為：0.13mol/（L•min）；

②實(shí)驗(yàn)1中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%，實(shí)驗(yàn)2中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=20%，則實(shí)驗(yàn)1的轉(zhuǎn)化率大于實(shí)驗(yàn)2，則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，實(shí)驗(yàn)2條件下，

         H₂O（g）+CO（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）

初始濃度 0.5mol/L 1mol/L   0       0

轉(zhuǎn)化濃度 0.2mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l 0.2mol/l

平衡濃度 0.3mol/L 0.8mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l

K===0.17，

故答案為：放；0.17；

（3）負(fù)極上是燃料甲醚發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，即為：CH₃OCH₃+160H^﹣﹣12e^﹣═2CO₃^2﹣+11H₂O，故答案為：CH₃OCH₃+160H^﹣﹣12e^﹣═2CO₃^2﹣+11H₂O；

（4）由CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為﹣283.0kJ•mol^﹣1和﹣726.5kJ•mol^﹣1，則

①CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=﹣283.0kJ•mol^﹣1

②CH₃OH（l）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=﹣726.5kJ•mol^﹣1

由蓋斯定律可知用②﹣①得反應(yīng)CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=﹣726.5kJ•mol^﹣1﹣（﹣283.0kJ•mol^﹣1）=﹣443.5kJ•mol^﹣1，

故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=﹣443.5kJ•mol^﹣1．

點(diǎn)評(píng)：

本題考查了平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用，蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，原電池電極反應(yīng)的書寫方法，題目難度中等．