Question

（Ⅰ）碳和碳的化合物在人類生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛。“低碳生活”不再只是一種理想，更是一種值得期待的生活方式。

（1）甲烷燃燒時(shí)放出大量的熱，可作為能源應(yīng)用于人類的生產(chǎn)和生活。

（2）將兩個(gè)石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，構(gòu)成甲烷燃料電池。其負(fù)極電極反應(yīng)式是：??????????????????????????? 。

（3）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)：

，得到如下三組數(shù)據(jù)：

①實(shí)驗(yàn)1中，以v（ H2）表示的平均反應(yīng)速率為：???? 。

②該反應(yīng)的正反應(yīng)為???? （填“吸”或“放”）熱反應(yīng)；

③若要實(shí)驗(yàn)3達(dá)到與實(shí)驗(yàn)2相同的平衡狀態(tài)（即各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)分別相等），則a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是 ????? （用含a、b的數(shù)學(xué)式表示）。

（Ⅱ）某小組運(yùn)用工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的原理，用如下圖所示裝置電解K2SO4溶液。

①該電解槽中通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)?????? （填“>”“<”或“一”）通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)；

②圖中a、b、c、d分別表示有關(guān)溶液的pH，則a、b、c、d由小到大的順序?yàn)? ???????? ?? ；

③電解一段時(shí)間后，B出口與C出口產(chǎn)生氣體的質(zhì)量比為?? ????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（Ⅰ）(1) －890.3 kJ/mol?? （2分）

(2) CH4 －8e－＋10OH - ==CO3 2- +7H2O???? （2分）

(3) ①0.16 mol·L－1·min－1　 （2分）??????????? ②放　（1分）

③a∶b＝1∶2(或b＝2a)???? （2分）

（Ⅱ）①? <???? （1分）

② b<a<c<d　? （2分）。???????? ③ 8∶1??? （2分）

【解析】

試題分析：（1）將兩個(gè)方程式相加再除以2即得所求的反應(yīng)，故所求反應(yīng)的ΔH=（ΔH1+ΔH2）/2，帶入數(shù)值可得ΔH=－890.3 kJ/mol；（2）原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，故通入甲烷的一極為負(fù)極，甲烷失去電子，在堿性條件下生成碳酸根離子；(3)①根據(jù)表格中的CO的起始量和平衡量可得轉(zhuǎn)化量為1.6mol，生成氫氣的物質(zhì)的量為1.6mol，濃度變化量為0.8mol/L，再除以時(shí)間5分鐘可得0.16 mol·L－1·min－1②溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明升高溫度平衡向左移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；③若要實(shí)驗(yàn)3達(dá)到與實(shí)驗(yàn)2相同的平衡狀態(tài)，則只要?jiǎng)潥w為原比即可，水和一氧化碳的起始值滿足1:2，即a：b=1:2；（Ⅱ）①左邊消耗2個(gè)氫氧根離子需要移動(dòng)一個(gè)硫酸根離子來(lái)滿足左邊溶液的電荷守恒，右邊消耗2個(gè)氫離子就需要移動(dòng)2個(gè)鉀離子來(lái)滿足溶液電荷守恒，故通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)；②左邊接電源的正極，是陽(yáng)極，在陽(yáng)極上OH-放電生成氫離子，使pH減小，右邊是陰極，在陰極上，氫離子放電生成氫氧根離子使pH增大，故b<a<c<d③根據(jù)兩極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相等，在陽(yáng)極上生成的氧氣和陰極上生成的氫氣的物質(zhì)的量之比為1:2，質(zhì)量比為8:1。

考點(diǎn)：考查蓋斯定律、反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡的移動(dòng)、等效平衡、電極反應(yīng)的判斷、電子守恒的應(yīng)用等知識(shí)。