Question

（14分）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：① 2 CH₄ (g) + 3O₂ (g) ＝ 2 CO (g) + 4 H₂O(l)  △H₁ =－1214.6 KJ/mol
② 2 CO (g) + O₂(g) ＝2 CO₂ (g)  ΔH₂ = －566 kJ/mol
则反应CH₄(g) + 2 O₂ (g) ＝CO₂ (g) + 2 H₂O (l) 的△H=                 。
（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 + 10 OH^―― 8e^－＝CO₃^2－+ 7 H₂O；通入Ｏ₂的一极，其电极反应式是                             。
（3）若用石墨做电极电解500 ml饱和食盐水，写出电解反应的离子方程式为：                    ；电解一段时间后两极共收集到标准状况下的气体1.12 L(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=            。
（4）将不同量的CO (g) 和H₂O (g) 分别通入到体积为2 L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            。
② 实验2中的平衡常数是              （计算结果保留两位小数）。
③ 该反应的正反应为         （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                （用含a、b的数学式表示）。

Answer 1

（1）△H＝－890.3KJ/mol
（2）O₂ + 4e^_+ 2H₂O ＝ 4OH^－
（3）2Cl^－ + 2H₂O   H₂↑ + Cl₂↑ + 2OH^－；13
（4）① 0.16 mol / (L?min)
② 0.17
③ 放
④ b = 2a

（1）由盖斯定律得：△H=（△H₁+ ΔH₂）/2=（-1214.6-566）/2=－890.3KJ/mol
（2）CH₄的一极发生氧化反应，Ｏ₂的一极发生还原反应，碱性环境，得电子，生成氢氧根，所以O₂ + 4e^_+ 2H₂O ＝ 4OH^－
（3）电解食盐水，阳极Cl^－发生氧化反应生成，阴极H⁺发生还原反应，生成，所以2Cl^－ + 2H₂O   H₂↑ + Cl₂↑ + 2OH^－，标准状况下产生气体1.12 L，0.05mol，H₂和Cl₂各0.025mol，OH^－即为0.05mol，所以OH^－浓度为0.1mol/L，所以pH=13
（4）① υ(CO)=（4－2.4）/2×5=1.6mol / (L?min)
②K=0.4×0.4/1.6×0.6=0.17
③对比1和2的平衡常数，2的小，平衡左移，所以升高温度，平衡左移，故正反应为放热反应。
④等效平衡，恒温恒容，又是反应前后气体体积数不变的反应，所以经一边倒后，只要物质的量成比例即可。