Question

【題目】“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，進行反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三組數據：

①實驗2條件下平衡常數K=______________。

②實驗3中，若平衡時，CO的轉化率大于水蒸氣，則a/b 的值_______(填具體值或取值范圍)。

③實驗4，若900℃時，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均為1mol，則此時v正_________v逆(填“<”，“>”，“=”)。

(2)已知在常溫常壓下：

① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g) ΔH＝－1275.6 kJ／mol

②2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ／mol

③ H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ／mol

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：____________

(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10 mL 0.01 mol·L-1H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1NaOH溶液時，比較溶液中各種離子濃度的大小關系_____________；

(4)CO2在自然界循環(huán)時可與CaCO3反應，CaCO3是一種難溶物質，其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，現將等體積的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。請寫出該電池負極上的電極反應式：__________________。

Answer 1

【答案】或0.17 ＜1 (填0＜a/b＜1亦可) ＜ CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8 kJ∕mol； c(Na+)＞c(HC2O4-)＞c(H+)＞c(C2O42-)＞c(OH-) 5.6×10-5 CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+

【解析】

(1)①化學平衡常數K=；

②若平衡時，CO的轉化率大于水蒸氣，則＞；

③根據濃度商與化學平衡常數相對大小判斷反應方向，從而確定正逆反應速率相對大�。�

(2)已知：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，根據蓋斯定律由+2③可得CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)，再計算△H；

(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)根據c(CaCl2)=計算；

(5)該燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應。

(1)①平衡時c(CO)==0.8mol/L，c(H2)==0.2mol/L，c(H2O)==0.6mol/L，c(CO2)=c(H2)==0.2mol/L，化學平衡常數K===或0.17；

②根據方程式知，參加反應的CO的物質的量等于生成氫氣的物質的量，所以a-d=c，若平衡時，CO的轉化率大于水蒸氣，則＞，＜=1，其轉化率大于0，所以0＜＜=1；

③c(CO)=c(H2)=c(H2O)=c(CO2)==0.5mol/L，Qc===1＞K，說明平衡向逆反應方向移動，則V正＜V逆；

(2)已知：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，根據蓋斯定律由+2③可得CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)，則△H=+2×(-44.0kJ/mol)=-442.8 kJ∕mol；

(3)二者恰好反應生成草酸氫鈉，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(C2O42-)＞c(OH-)；

(4)等體積混合后混合溶液中c(Na2CO3)=1×10-4mol/L，根據溶度積常數得混合溶液中c(CaCl2)==mol/L=2.8×10-5mol/L，二者等體積混合時溶質濃度降為原來的一半，所以原來氯化鈣濃度為5.6×10-5mol/L；

(5)該燃料電池中，負極上二甲醚失電子和水反應生成二氧化碳和氫離子，電極反應式為CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+。