[题目]碳及其化合物在能源和材料方面具有广泛的用途.回答下列问题:(1)已知CH4(g)+O2+2H2O(l) =-607.31kJ/mol2CO(g)+ O2(g)=2CO2(g) =-566.0kJ/mol写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式 .(2)天然气的一个重要用途是制取H2.其原理为:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) .在密闭容器中通入物质的量浓� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】碳及其化合物在能源和材料方面具有广泛的用途，回答下列问题：

（1）已知CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) =-607.31kJ/mol

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

写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式________________。

（2）天然气的一个重要用途是制取H2，其原理为：CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g) 。

在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol/L的CH4与CO2，在一定条件下发生反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示。则：

①压强P2_____P1（填 “>”或“<”）；原因________________________________________________________________________________。

②压强为P1时，在Y点：v(逆)_______v(正)（填“>”、“<”或“=”）。

③求X点对应温度下的该反应的平衡常数K=____________。（计算结果保留两位小数）

（3）CO可以合成二甲醚，CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H<0，二甲醚可以作为燃料电池的原料。利用此燃料电池以石墨为电极电解1L，0.5mol/L的CuSO4溶液，导线通过0.1mol电子时，假设溶液体积不变，则所得溶液pH=______________，标况下理论上产生O2_______________L（保留小数点后两位）。

【答案】CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) =-890.31kJ·mol-1>同一温度下转化率P1大于P2，而该反应是气体体积增大的反应，减小压强平衡向正反应方向移动，所以P2>P1<1.6410.56

【解析】

（1）根据盖斯定律可得CH4的燃烧热为：-607.31kJ/mol+（-566.0kJ/mol）÷2=-890.31kJ·mol-1，故其燃烧热的热化学方程式为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) =-890.31kJ·mol-1；（2）①CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)是一个气体分子数目增大的反应，压强越大，CH4的转化率越小，而在同一温度下CH4的转化率在P1条件下更大，故压强P1较小，故答案为：>、同一温度下转化率P1大于P2，而该反应是气体体积增大的反应，减小压强平衡向正反应方向移动，所以P2>P1；②由图像可知，在压强为P1时的Y点该反应正处于向正反应方向建立平衡的过程中，故v(正) > v(逆)；③由图像可知在x点CH4的转化率为80%，故在平衡状态下CO2(g)、CH4(g) 、CO(g)、H2(g)分别为0.02mol/L、0.02mol/L、0.16 mol/L、0.16 mol/L，故平衡常数K==1.64，故答案为1.64；（3）用惰性电极电解CuSO4溶液时阳极的电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，由方程式的计量数关系可得，则当转移的电子为0.1mol时，产生的n（H+）=0.1mol，其浓度为0.1mol/L，pH=1，n（O2）=0.1mol÷4=0.025mol，体积为0.025mol×22.4L/mol=0.56L，故答案为：1、0.56。