题目内容
“低碳循环”已引起各国家的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为化学家研究的主要课题。
(1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
①实验2条件下平衡常数K= 。
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值_______(填具体值或取值范围)。
③实验4,若900℃时,在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol,则此时V正 V逆(填“<” ,“>” ,“=”)。
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=-1275.6 kJ/mol
②2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:____________
(3)已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性。常温下,向10 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液时,比较溶液中各种离子浓度的大小关系 ;
(4)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L ,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 _______________mol/L。
(5)以二甲醚(CH3OCH3)、空气、H2SO4为原料,铂为电极可构成燃料电池,其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似。请写出该电池负极上的电极反应式: 。
(1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 | 温度℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需 时间/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
①实验2条件下平衡常数K= 。
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值_______(填具体值或取值范围)。
③实验4,若900℃时,在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol,则此时V正 V逆(填“<” ,“>” ,“=”)。
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=-1275.6 kJ/mol
②2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:____________
(3)已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性。常温下,向10 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液时,比较溶液中各种离子浓度的大小关系 ;
(4)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L ,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 _______________mol/L。
(5)以二甲醚(CH3OCH3)、空气、H2SO4为原料,铂为电极可构成燃料电池,其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似。请写出该电池负极上的电极反应式: 。
(1)①1/ 6或0.17 ②<1 (填0<a/b<1亦可) ③<
(2)CH3OH(l)+ O2(g) = CO(g) + 2H2O(l) ΔH=﹣442.8 kJ∕mol
(3)c(Na+)> c(HC2O4-)> c(H+)> c(C2O42-) > c(OH-) (4)5.6×10—5
(5)CH3OCH3-12e—+3H2O=3CO2+12H+
(2)CH3OH(l)+ O2(g) = CO(g) + 2H2O(l) ΔH=﹣442.8 kJ∕mol
(3)c(Na+)> c(HC2O4-)> c(H+)> c(C2O42-) > c(OH-) (4)5.6×10—5
(5)CH3OCH3-12e—+3H2O=3CO2+12H+
试题分析:(1)①、平衡时CO的物质的量为1.6mol,则:
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),
开始(mol):2 1 0 0
变化(mol):0.4 0.4 0.4 0.4
平衡(mol):1.6 0.6 0.4 0.4
该反应前后气体体积不变,故利用物质的量代替浓度计算平衡常数,故900℃时该反应平衡常数k===0.17。
②由于CO与H2的化学计量数相等都为1,所以当两者物质的量相等时二者转化率相等.要使CO转化率大于H2的转化率,则增大H2的物质的量,即a/b 的值小于1,
③由①900℃时,该反应的平衡常数为0.17,实验4,在900℃时,在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol,则此时浓度商Qc=1,大于平衡常数0.17,故反应向逆反应进行,所以V正<V逆,
(2)①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ·mol-1
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ·mol-1
依据盖斯定律①-②+③×4得:2CH3OH(l)+2O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)△H=-885.6KJ·mol-1;
即CH3OH(l)+O2(g)="CO" (g)+2H2O(l)△H=-442.8KJ·mol-1;
(3)向10mL 0.01mol?L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液,二者恰好反应,所得溶液为NaHC2O4溶液,在该溶液中,直接电离出的Na+和HC2O4-浓度最大,NaHC2O4溶液显酸性,说明HC2O4-的电离程度大于水解,所以c(Na+)>c(HC2O4-),c(H+)> c(OH-)。,溶液中水电离生成氢离子,故c(H+)>c(C2O42-),溶液呈酸,电离产生的c(C2O42-)原大于 c(OH-)。,溶液中离子浓度c(Na+)> c(HC2O4-)> c(H+)> c(C2O42-) > c(OH-)。
(4)Na2CO3溶液的浓度为1×10-4mol·L-1,等体积混合后溶液中c(CO32-)=×2×10-4mol·L-1=1×10-4mol·L-1,根据Ksp=c(CO32-)·c(Ca2+)=2.8×10-9可知,钙离子最小浓度c(Ca2+)=mol·L-1=2.8×10-5mol·L-1,原溶液CaCl2溶液的最小浓度为混合溶液中c(Ca2+)的2倍,故原溶液CaCl2溶液的最小浓度为2×2.8×10-5mol·L-1=5.6×10—5mol·L-1。
(5)反应本质是二甲醚的燃烧,原电池负极发生氧化反应,二甲醚在负极放电,正极反应还原反应,氧气在正极放电.二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子,电极反应式为 CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+。
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