Question

能源短缺是人類面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．因此甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料．
（1）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ?mol^-1
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ．mol^-1
寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．圖1表示反應(yīng)中能量的變化；圖2表示一定溫度下，在體積為2L的密閉容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化圖．

①在“圖1”中，曲線

 

（填“a”或“b”）表示使用了催化劑．
②能判斷該反應(yīng)在“圖2”所在條件下是否已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是

 

．（雙選）
A．容器中壓強(qiáng)不變                  B．體系的密度不隨時(shí)間改變
C．v_正（H₂）=2v_逆（CH₃OH）          D．CO與H₂的物質(zhì)的量的比不隨時(shí)間改變
③計(jì)算該溫度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化學(xué)平衡常數(shù)K=

 

．
④請(qǐng)?jiān)凇皥D3”中畫出平衡時(shí)甲醇百分含量（縱坐標(biāo)）隨溫度（橫坐標(biāo)）變化的曲線，要求畫壓強(qiáng)不同的2條曲線（在曲線上標(biāo)出P₁、P₂，且P₁＜P₂）．
（3）CaSO₄是一種微溶物質(zhì)，已知K_SP（CaSO₄）=9.10×10^-6．現(xiàn)將c mol?L^-1CaCl₂溶液與2.00×10^-2 mol?L^-1 Na₂SO₄溶液等體積混合生成沉淀，則c的最小值是

 

（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到，燃燒熱是1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量表示熱化學(xué)方程式；
（2）①根據(jù)圖中反應(yīng)的活化能的大小來(lái)分析是否使用催化劑，利用反應(yīng)前后的總能量來(lái)分析反應(yīng)的能量變化；
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
A、該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強(qiáng)不等的反應(yīng)；利用反應(yīng)前后氣體體積變化來(lái)分析；
B、反應(yīng)前后氣體質(zhì)量守恒，容器體積不變，氣體密度始終不變；
C、反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比是真反應(yīng)速率之比；
D、CO與H₂的物質(zhì)的量的比和起始量有關(guān)，不隨時(shí)間改變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡；
③利用各物質(zhì)平衡的濃度來(lái)計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；
④根據(jù)溫度和壓強(qiáng)對(duì)該反應(yīng)的影響來(lái)分析；
（5）依據(jù)沉淀溶解平衡的溶度積常數(shù)分析計(jì)算．

解答： 解：（1）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ?mol^-1
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ．mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①+②×2得到2CH₃OH（g）+3 O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1451.6kJ/mol
CH₃OH（g）+

3

2

 O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol；
（2）①加入催化劑，可降低反應(yīng)的活化能，由圖象可知b活化能較低，應(yīng)加入催化劑，故答案為：b；
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)；
A、該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強(qiáng)不等的反應(yīng)，壓強(qiáng)不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故A符合；
B、反應(yīng)前后氣體質(zhì)量守恒，容器體積不變，氣體密度始終不變，故B不符合；
C、反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比是真反應(yīng)速率之比，．v_正（H₂）=2v_逆（CH₃OH）說(shuō)明甲醇正逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達(dá)到平衡，故C符合；
D、CO與H₂的物質(zhì)的量的比和起始量有關(guān)，不隨時(shí)間改變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D不符合；
故選AC；
③從反應(yīng)開始到建立平衡，平衡時(shí)：c（CO）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，則消耗n（CO）=0.75mol/L×2L=1.5mol，消耗的n（H₂）=3mol，
平衡時(shí)c（H₂）=

4mol-3mol

2L

=0.5mol/L，k=

0.75

0.25×0．52

=12，
故答案為：12；                                                                                                      
④增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則甲醇的百分含量增大，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，甲醇的百分含量降低，則圖象可為，
故答案為：；

（3）現(xiàn)將c mol?L^-1CaCl₂溶液與2.00×10^-2 mol?L^-1 Na₂SO₄溶液等體積混合生成沉淀，溶液中c（Ca²⁺）=

c

2

mol/L，c（SO₄^2-）=1.00×10^-2mol/L，CaSO₄是一種微溶物質(zhì)，已知K_SP（CaSO₄）=c（Ca²⁺）c（SO₄^2-）=

c

2

mol/L×1.00×10^-2mol/L=9.10×10^-6，c=1.82×10^-3mol/L，故答案為：1.82×10^-3．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式書寫方法，化學(xué)平衡的影響因素分析判斷，平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用，沉淀溶解平衡的溶度積計(jì)算，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．