Question

目前，“低碳经济”备受关注，CO₂的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题．
（1）向浓CaCl₂溶液中通入NH₃和CO₂，可以制得纳米级碳酸钙（粒子直径在1?10nm之间）．①向浓CaCl₂溶液中通人NH₃和CO₂气体制纳米级碳酸钙时，应先通入NH₃，后通 入C0₂．制备纳米级碳酸钙的离子方程式为

 

②判断产品中是否含有纳米级碳酸钙的实验方法为

 

．
（2）-定条件下，C（s）和H₂O（g）反应，能生成C0₂（g）和H₂（g）．将C（s）和H₂0（g）分别 加入甲、乙两个密闭容器中，发生反应：C（s）+2H₂0（g）?C0₂（g）+2H₂（g），其相关数 据如下表所示：

容器	容积/L	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
			C（s）	H2O（g）	H2（g）
甲	2	T1	2	4	3.2	8
乙	1	T2	1	2	1.2	3

①T₁℃时，该反应的平衡常数K=

 

②乙容器中，当反应进行到1.5min时，H₂O（g）的物质的量浓度

 

 （填选项字母）．
A．=0.8mol/L    B．=1.4mol/L    C．＜1.4mol/L    D．＞1.4mol/L
③丙容器的容积为1L，T₂℃时，起始充入a mol CO₂和b mol H₂（g），反应达到平衡时，测得CO₂的转化率大于H₂的转化率，则

a

b

的值需满足的条件为

 

；
④丁容器的容积为1L，T₁℃时，按下列配比充入C（s）、H₂O（g）、CO₂（g）和H₂（g），达到平衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同的是

 

（填选项字母）．
A.0.6mol、1.0mol、0.5mol、1.0mol
B.0.6mol、2.0mol、O mol、O mol
C.1.0mol、2.0mol、1.0mol、2.0mol
D.0.25mol、0.5mol、0.75mol、1.5mol
（3）CO₂在一定条件下可转化为甲醚（CH₃OCH₃）．用甲醚燃料电池做电源，用惰性电极电 解饱和K₂SO₄溶液可制取H₂SO₄和KOH，实验装置如图所示
①甲醚燃料电池的负极反应式为

 

②A口导出的物质为

 

 （填化学式）．
③若燃料电池通入CH₃OCH₃（g）的速率为0.1mol?min^-1，2min时，理论上C 口收集 到标准状况下气体的体积为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,化学电源新型电池,等效平衡,化学平衡的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①二氧化碳、氨气和氯化钙反应生成碳酸钙胶体与氯化铵；
②鉴别胶体的常用方法为丁达尔效应；
（2）①利用三段式计算平衡时各组分的物质的量，再根据平衡常数k=

c(CO2)?c2(H2)

c2(H2O)

计算；
②随反应进行，物质的浓度降低，反应速率较短，故前1.5min水的浓度变化量大于后1.5min水的浓度变化量，据此解答；
③若CO₂与H₂的物质的量之比等于化学计量数之比1：2，则二者转化率相等，CO₂的转化率大于H₂的转化率，则CO₂与H₂的物质的量之比小于1：2；
④反应前后气体的体积发生变化，恒温恒容下，改变初始各组分的物质的量，平衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同，则为完全等效平衡，起始时固体的量碳的量减小会影响参加反应水的物质的量，故按化学计量数转化到左边，起始浓度相等，故满足c（H₂O）=

4mol

2L

=2mol/L，且n（C）：n（H₂O）≥1：2；
（3）①甲醚发生氧化反应，在负极失去电子，由装置图可知，生成二氧化碳，根据守恒可知，同时生成氢离子；
②电解池左侧电极连接原电池的正极，发生氧化反应反应，水（氢氧根）在正极放电，结合离子交换膜可知，有生成硫酸生成与氧气生成；
③电解池右侧电极连接右侧负极，氢离子在正极放电，结合离子交换膜可知，有氢气、KOH生成，C口收集的气体为氢气，根据电子转移守恒计算氢气的体积．

解答： 解：（1）①浓CaCl₂溶液中通入NH₃和CO₂，可以制得纳米级碳酸钙，离子反应方程式为Ca ²⁺+CO₂+2NH₃+H₂O═CaCO₃↓+2NH₄⁺，
故答案为：Ca ²⁺+CO₂+2NH₃+H₂O═CaCO₃↓+2NH₄⁺；
②纳米级碳酸钙具有胶体的性质，而鉴别胶体的常用方法为丁达尔效应，所以要判断产品中是否含有纳米级碳酸钙的简单实验方法为丁达尔效应，
故答案为：丁达尔效应；
（2）①由表中数据可知，平衡时氢气的物质的量为3.2mol，则：
          C（s）+2H₂0（g）?C0₂（g）+2H₂（g）
开始（mol）：2      4        0        0
转化（mol）：1.6    3.2      1.6      3.2
平衡（mol）：0.4    0.8      1.6      3.2
平衡常数k=

c(CO2)?c2(H2)

c2(H2O)

=

1.6 2 ×( 3.2 2 )2

( 0.8 2 )2

=12.8，
故答案为：12.8；
②3min内水的浓度变化量=氢气的浓度变化量=

1.2mol

1L

=0.6mol/L，随反应进行，物质的浓度降低，反应速率较短，故前1.5min水的浓度变化量大于后1.5min水的浓度变化量，故反应进行到1.5min时，H₂O（g）的物质的量浓度小于

2mol

1L

-0.6mol/L=1.4mol/L，
故答案为：C；
③若CO₂与H₂的物质的量之比等于化学计量数之比1：2，则二者转化率相等，CO₂的转化率大于H₂的转化率，则CO₂与H₂的物质的量之比小于1：2，即

a

b

＜1：2，
故答案为：

a

b

＜1：2；
④反应前后气体的体积发生变化，恒温恒容下，改变初始各组分的物质的量，平衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同，则为完全等效平衡，起始时固体的量碳的量减小会影响参加反应水的物质的量，按化学计量数转化到左边，起始浓度相等，故满足c（H₂O）=

4mol

2L

=2mol/L，且n（C）：n（H₂O）≥1：2，
A．按化学计量数转化到左边，CO₂与H₂恰好转化，则c（H₂O）=

1mol+1mol

1L

=2mol/L，n（C）：n（H₂O）=（0.6mol+0.5mol）：（1mol+1mol）=1.1：2≥1：2，故A正确；
B．c（H₂O）=

1mol+1mol

1L

=2mol/L，n（C）：n（H₂O）=0.6mol：2mol=0.6：2＜1：2，故B错误；
C．按化学计量数转化到左边，CO₂与H₂恰好转化，则c（H₂O）=

2mol+2mol

1L

=4mol/L≠2mol/L，故C错误；
D．按化学计量数转化到左边，CO₂与H₂恰好转化，则c（H₂O）=

0.5mol+1.5mol

1L

=2mol/L，n（C）：n（H₂O）=（0.2mol+0.75mol）：（0.5mol+1.5mol）=1：2，故D正确，
故答案为：AD；
（3）①甲醚发生氧化反应，在负极失去电子，由装置图可知，生成二氧化碳，根据守恒可知，同时生成氢离子，负极电极反应式为：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺，
故答案为：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺；
②电解池左侧电极连接原电池的正极，发生氧化反应反应，水（氢氧根）在正极放电，结合离子交换膜可知，有生成硫酸生成与氧气生成，由图可知左侧A口导出的物质为液体，应是H₂SO₄，
故答案为：H₂SO₄；
③电解池右侧电极连接右侧负极，氢离子在正极放电，结合离子交换膜可知，有氢气、KOH生成，C口收集的气体为氢气，反应的甲醚为0.1mol?min^-1×2min=0.2mol，根据电子转移守恒可知，生成氢气的物质的量=

0.2mol×2×[4-(-2)]

2

=1.2mol，故生成氢气的体积=1.2mol×22.4L/mol=26.88L，
故答案为：26.88L．

点评：本题综合性较强，涉及胶体制备与性质、平衡常数计算、化学平衡、等效平衡、电化学等，（2）中④为易错点，学生容易考虑固体不影响平衡移动，忽略起始时固体的量碳的量减小会影响参加反应水的物质的量，难度较大．