Question

CO是常見的化學物質(zhì)，在工業(yè)生產(chǎn)中用途很廣泛．
（1）已知：某些反應的熱化學方程式如下：
2H₂（g）+SO₂（g）=S（g）+2H₂O（g）△H=+90.4kJ?mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-556.0kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ?mol^-1
請寫出用CO除去空氣中SO₂，生成S（g）及CO₂熱化學方程式

 

（2）某燃料電池以CO為燃料，以空氣為氧化劑，以熔融態(tài)的K₂CO₃為電解質(zhì)，請寫出該燃料電池正極的電極反應式

 

；
（3）在某溫度下、容積均為2L的三個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫恒容，使之發(fā)生反應：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-dJ?mol^-1（d＞0）．初始投料與各容器達到平衡時的有關數(shù)據(jù)如下：

實驗	甲	乙	丙
初始投料	2molH2、1molCO	1mol CH3OH	4molH2、2molCO
平衡時n（CH3OH ）	0.5mol	n2	n3
反應的能量變化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	放出Q3kJ
體系的壓強	P1	P2	P3
反應物的轉化率	α1	α2	α3

①該溫度下此反應的平衡常數(shù)K為

 

．
②三個容器中的反應分別達平衡時各組數(shù)據(jù)關系正確的是

 

（填序號）．
A．α₁+α₂=1  B．Q₁+Q₂=dC．α₃＜α₁   D．P₃＞2P₁=2P₂E．n₂＜n₃＜1.0mol     F．Q₃＜2Q₁
③在其他條件不變的情況下，將甲容器的體系體積壓縮到1L，若在第8min達到新的平衡，從開始到新平衡時H₂的轉化率為65.5%，請在右圖中畫出第5min 到新平衡時CH₃OH的物質(zhì)的量濃度的變化曲線．
（4）實驗室常用甲酸（一元酸）來制備CO．已知25℃時，0．l mol/L甲酸（ HCOOH）溶液和0．l mo1/L乙酸溶液的pH分別為2.3和2.9．現(xiàn)有相同物質(zhì)的量濃度的下列四種溶液：①HCOONa溶液 ②CH₃COONa溶液③Na₂CO₃④NaHCO₃溶液，其pH由大到小的順序是

 

（填寫溶液序號）．關于0．l mo1/L HCOOH溶液和0．l mo1/LHCOONa等體積混合后的溶液描述正確的是

 

．
a．c（HCOOˉ）＞c（HCOOH）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）
b．c（HCOOˉ）+c（HCOOH）=0.2mo1/L
c．c（HCOOˉ）+2c（OHˉ）=c（HCOOH）+2c（H⁺）
d．c（HCOOˉ）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OHˉ）

Answer 1

考點：化學平衡的計算,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律判斷；
（2）燃料電池中，正極發(fā)生的反應一定是氧氣得電子的過程；電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳；
（3）發(fā)生反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），
①利用三段式計算平衡時各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算平衡常數(shù)；
②A．甲、乙為等效平衡，平衡時CO的物質(zhì)的量相等，令平衡時CO為amol，表示出甲中CO轉化率、乙中甲醇的轉化率，據(jù)此計算判斷；
B．甲、乙為等效平衡，平衡時CO的物質(zhì)的量相等，令平衡時CO為bmol，根據(jù)熱化學方程式表示出甲中放出熱量Q₁、乙中吸收的熱量Q₂，據(jù)此計算判斷；
C．丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎上，壓強增大一倍；
D．甲、乙為等效平衡，平衡時對應各組分的物質(zhì)的量相等，二者壓強等效，丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎上，壓強增大一倍，平衡向正反應移動，平衡時混合氣體的物質(zhì)的量小于甲中的2倍；
E．結合D中的分析解答；
F．丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎上，壓強增大一倍，平衡向正反應移動，丙中參加反應的CO的物質(zhì)的量大于甲中的2倍；
③根據(jù)已知條件求出甲醇在5min和8min時的物質(zhì)的量濃度，然后再作圖即可；
（4）根據(jù)鹽類的水解程度來確定溶液中pH大小，酸的酸性越弱則酸的酸根離子水解程度越大，則相同濃度的鈉鹽溶液其pH越大．

解答： 解：（1）由①2H₂（g）+SO₂（g）=S（g）+2H₂O（g）△H=+90.4kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-556.0kJ?mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ?mol^-1；
根據(jù)蓋斯定律反應①+②-③可得到2CO（g）+SO₂（g）=S（g）+2CO₂（g）△H=+18.0kJ?mol^-1；
故答案為：2CO（g）+SO₂（g）=S（g）+2CO₂（g）△H=+18.0kJ?mol^-1；
（2）該電池中，正極反應一定是氧氣得電子的過程，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以電極反應為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-），
故答案為：O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
（3）①CO的起始濃度=

1mol

2L

=0.5mol/L，氫氣的起始濃度=

2mol

2L

=1mol/L，達到平衡時c（CH₃OH）=

0.5mol

2L

=0.25mol/L，則：
              CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol/L）：0.5     1         0
變化（mol/L）：0.25    0.5      0.25
平衡（mol/L）：0.25    0.5      0.25
所以：平衡常數(shù)K=

0.25

0.25×0．52

=4，
故答案為：4；
②A．甲、乙為等效平衡，平衡時CO的物質(zhì)的量相等，令平衡時CO為amol，甲中CO轉化率α₁=

1-a

1

=1-a，平衡時甲醇的物質(zhì)的量=（1-a）mol，乙中參加反應的甲醇為amol，乙中的轉化率α₂=a，故α₁+α₂=1，故A正確；
B．甲、乙為等效平衡，平衡時CO的物質(zhì)的量相等，令平衡時CO為bmol，則甲中參加反應的CO為（1-b）mol，放出的熱量Q₁=d（1-b），乙中參加反應的甲醇為bmol，吸收的熱量Q₂=bd，故Q₁+Q₂=d（1-b）+bd=d，故B正確；
C．丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎上，壓強增大一倍，平衡向正反應方向移動，轉化率增大，即α₃＞α₁ ，故C錯誤；
D．甲、乙為等效平衡，平衡時對應各組分的物質(zhì)的量相等，二者壓強等效，丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎上，壓強增大一倍，平衡向正反應移動，平衡時混合氣體的物質(zhì)的量小于甲中的2倍，故壓強P₃＜2P₁=2P₂ ，故D錯誤；
E．由D中分析可知，n₂=0.5，n₃＞1.0mol，故E錯誤；
F．丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎上，壓強增大一倍，平衡向正反應移動，丙中參加反應的CO的物質(zhì)的量大于甲中的2倍，則Q₃＞2Q₁，故F錯誤，
故答案為：AB；
③將甲容器的體系體積壓縮到1L，若在第8min 達到新的平衡時，
              2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）
初始量（mol）：2       1        0
變化量（mol）：1.31    0.652   0.652
平衡量（mol）：0.69    0.348    0.652
所以達到平衡時，甲醇的物質(zhì)的量濃度是0.652mol/L，在第5min時，由于體積減半，所以甲醇的濃度應該加倍，即為0.25mol/L×2=0.5mol/L，所以5-8min內(nèi)，甲醇的物質(zhì)的量濃度從0.5mol/L升高到0.652mol/L，如圖所示：；
故答案為：；
（4）強堿弱酸鹽中對應的酸性越強，水解程度越小，碳酸的酸性小于醋酸的，溶液pH的大小順序是③④②①；
0．l mo1/L HCOOH溶液和0．l mo1/LHCOONa等體積混合后的溶液中，甲酸的電離程度大于甲酸鈉的水解程度，
a．甲酸的電離程度大于甲酸鈉的水解程度，c（Na⁺）＞c（HCOOH），故a錯誤；
b．混合以后，體積加倍，根據(jù)物料守恒c（HCOOˉ）+c（HCOOH）=0.1mo1/L=2c（Na⁺），故b錯誤；
c．將物料守恒和電荷守恒聯(lián)立，可得c（HCOOˉ）+2c（OHˉ）=c（HCOOH）+2c（H⁺），故c正確；
d．根據(jù)電荷守恒c（HCOOˉ）+c（OHˉ）=c（Na⁺）+c（H⁺），溶液呈酸性，所以c（H⁺）＞c（OHˉ），故c（HCOOˉ）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OHˉ），故d正確．
故答案為：③④②①；cd．

點評：本題考查較為綜合，涉及化學平衡的計算、原電池等，題目難度較大，（3）中③題為易錯點，要準確理解等效平衡問題，注意對結論的理解掌握．