Question

（2010?顺义区一模）近年来，碳和碳的化合物在生产生活实际中应用广泛．
（1）甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活．
已知 ①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO （g）+4H₂O（l）△H₁=-1214.6KJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
则反应CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l） 的△H=

-890.3KJ/mol

．
（2）将两个石墨电极插人KOH溶液中，向两极分别通入CH₄和O₂，构成甲烷燃料电池．通入CH₄的一极，其电极反应式是：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；通入O₂的一极，其电极反应式是

O₂+4e^_+2H₂O=4OH^-

．
（3）若用石墨做电极电解500ml饱和食盐水，写出电解反应的离子方程式为：

2Cl^-+2H₂O

通电  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-

；电解一段时间后两极共收集到标准状况下的气体1.12L（不考虑气体的溶解）．停止通电，假设反应前后溶液体积不变，则所得溶液的pH=

13

．
（4）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
		H2O	CO	CO2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验1中以υ（H₂） 表示的反应速率为

0.16mol?（L?min）^-1

．
②实验2中的平衡常数是

0.17

 （计算结果保留两位小数）．
③该反应的正反应为

放

（填“吸”或“放”）热反应．
④若实验3要达到与实验2相同的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），则a、b应满足的关系是

b=2a＞l（或a＞0.5，b=2a；或b＞1，b=2a）

 （用含a、b的数学式表示）．

Answer 1

分析：（1）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
（2）燃料电池中，正极上是氧气得电子的反应；
（3）根据电解池的工作原理和电极方程式来计算；
（4）①利用化学反应速率的计算公式计算；
②根据平衡常数的表达式进行计算；
③利用转化率与消耗量和起始量的关系计算并判断反应热；
④从等效平衡的角度分析．

解答：解：（1）根据题意得CH₄（g）+

3

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H₁=-607.3KJ/mol①，CO （g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-283kJ/mol②，
根据盖斯定律，①+②可得反应CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l） 的△H=-607.3KJ/mol+（-283kJ/mol）=-890.3KJ/mol，故答案为：-890.3KJ/mol；   
（2）燃料电池中，正极上是氧气得电子的反应，当以KOH溶液为电解质时，氧气得电子的反应为：O₂+4e^_+2H₂O=4OH^-，故答案为：O₂+4e^_+2H₂O=4OH^-；
（3）用石墨做电极电解饱和食盐水的电极反应为：2Cl^-+2H₂O

通电  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，当两极共收集到标准状况下的气体1.12L（0.05mol）时，
则生成氢氧化钠的物质的量是0.05mol，所以C_OH-=

0.05mol

0.5L

=0.1mol/L，所以PH=13，故答案为：2Cl^-+2H₂O

通电  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；13；
（4）①v（CO₂）=

1.6mol 2L

5min

=0.16mol/（L?min）=v（H₂），故答案为：0.16mol?（L?min）^-1；
 ②验2和实验3反应温度相等，则反应的平衡常数相等，可根据实验2计算平衡常数，
         H₂O（g）+CO（g） CO₂（g）+H₂（g）
初始 0.5mol/L    1mol/L              0       0
转化 0.2mol/L   0.2mol/l         0.2mol/l    0.2mol/l
平衡 0.3mol/L   0.8mol/L         0.2mol/l    0.2mol/l 
K=

0.2×0.2

0.3×0.8

=0.17，故答案为：0.17；
③实验1中CO的转化率为

4mol-2.4mol

4mol

×100%=40%，实验2中CO的转化率为

2mol-1.6mol

2mol

×100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，
则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，该反应放热，故答案为：放；
④若实验3要达到与实验2等效的平衡状态，则所加入物质的物质的量之比等于初始原料的配比数，即b=2a，因t＜3min，说明反应速率增大，反应物浓度增大，所以有b＞1，
故答案为：b=2a＞l （或a＞0.5，b=2a；或b＞1，b=2a）．

点评：本题考查化学平衡和化学反应速率等知识，做题时注意把握影响平衡移动的因素以及平衡常数的有关计算，此为化学平衡常考查问题．