题目内容

1.Ⅰ:为了减少CO的排放,某环境研究小组以CO和H2 为原料合成清洁能源二甲醚(DME),反应如下:4H2(g)+2CO(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-198kJ/mol.
(1)如图所示能正确反应平衡常数K随温度变化关系的曲线是a(填曲线标记字母),其判断理由是正反应放热,温度升高,平衡常数减小.
(2)在一定温度下,向2.0L固定的密闭容器中充入2molH2和1molCO,经过一段时间后,反应4H2(g)+2CO(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g) 达到平衡.反应过程中测得的部分数据见下表:
时间/min0204080100
n(H2)/mol2.01.40.850.4-
n(CO)/mol1.0-0.4250.20.2
n(CH3OCH3)/mol00.15--0.4
n(H2O)/mol00.150.28750.40.4
①0-20min的平均反应速率V(co)=7.5×10-3mol/(L•min);
②达平衡时,H2 的转化率为:80%;
③在上述温度下,向平衡后的2L容器中再充入0.4molH2 和0.4molCH3OCH3 (g),则化学平衡正向(向“正向”、“逆向”或“不”)移动.
(3)用Li2CO3 和Na2CO3 的熔融盐混合物作为电解质,CO为负极燃气,空气与CO2 的混合气体作为正极助燃气,制得在650℃工作的燃料电池,则负极反应式为:2CO+2CO32--4e-=4CO2当燃料电池的电路中有0.2NA个电子发生转移,则标况下生成2.24升CO2.
Ⅱ:已知在25℃时,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,在25℃下,向浓度均为0.1mol/L的MgCl2 和CuCl2 混合溶液中逐滴加入氨水,先生成Cu(OH)2沉淀(填化学式)生成该沉淀的离子方程式为Cu2++2NH3•H2O?Cu(OH)2↓+2NH4+.

分析 Ⅰ:(1)反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小;
(2)①依据图表数据依据平衡三段式列式计算CO平衡浓度,根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(CO);
②依据图表数据可知80min后达到平衡,依据平衡三段式列式计算H2转换量,根据$\frac{{H}_{2}的转化量}{{H}_{2}的总量}$计算H2的转化率;
③根据化学平衡常数与浓度商的相对大小判断反应方向,如果浓度商小于平衡常数,则平衡向正反应方向进行,反之,逆反应方向进行;
(3)该燃料电池中,通入CO的一极为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为:2CO+2CO32--4e-=4CO2,空气与CO2 的混合气体一极为原电池的正极,发生还原反应,电极反应式为:O2+4e-+2CO2=2CO32-;根据总反应式为2CO+O2=2CO2来解答;
Ⅱ:根据溶度积常数确定先沉淀的物质,溶度积常数越小的物质越先沉淀,铜离子和氨水反应生成氢氧化铜和铵根离子;

解答 解:Ⅰ:(1)反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,平衡常数K随温度变化关系的曲线为a,故答案为:a;正反应放热,温度升高,平衡常数减小;
(2)①4H2(g)+2CO(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始量(mol/L)        1              0.5             0                    0
变化量(mol/L)       0.3           0.15          0.075             0.075
20min后的量(mol/L)0.7          0.35           0.075             0.075
所以v(CO)=$\frac{0.15mol/L}{20min}$=7.5×10-3mol/(L•min);
故答案为:7.5×10-3;
②依据图表数据可知80min后达到平衡,则
                             4H2(g)+2CO(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始量(mol)          2              1              0                     0
变化量(mol)         1.6            0.8           0.4                 0.4
80min后的量(mol) 0.4            0.2          0.4                 0.4
所以H2的转化率为$\frac{1.6mol}{2mol}$×100%=80%;
故答案为:80%;
③80min后,c(H2)=0.2mol/L、c(CO)=0.1mol/L、c(CH3OCH3)=0.2mol/L,c(H2O)=0.2mol/L,该反应的平衡常数K=$\frac{0.2×0.2}{0.{2}^{4}×0.{1}^{2}}$=2500,在上述温度下,向平衡后的2L容器中再充入0.4molH2 和0.4molCH3OCH3 (g),则c(H2)=0.4mol/L、c(CO)=0.1mol/L、c(CH3OCH3)=0.4mol/L,c(H2O)=0.2mol/L,浓度商Q=$\frac{0.4×0.2}{0.{4}^{4}×0.{1}^{2}}$=312.5,所以平衡向正反应方向移动;
故答案为:正向;
(3)该燃料电池中,通入CO的一极为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为:2CO+2CO32--4e-=4CO2;燃料电池的电路中有0.2NA个电子发生转移,由2CO+O2=2CO2可知生成0.1molCO2,标况下2.24升;
故答案为:2CO+2CO32--4e-=4CO2;2.24;
Ⅱ:因氢氧化铜的溶度积小于氢氧化镁的溶度积,所以氢氧化铜先沉淀,铜离子和氨水反应生成氢氧化铜沉淀和铵根离子,离子方程式为:Cu2++2NH3•H2O?Cu(OH)2↓+2NH4+.
故答案为:Cu(OH)2;Cu2++2NH3•H2O?Cu(OH)2↓+2NH4+.

点评 本题考查了化学反应速率、转化率的计算、浓度商的运用以及电极反应式的书写、Ksp的计算,注意根据溶度积常数确定先沉淀的物质,溶度积常数越小的物质越先沉淀以及化学平衡常数与浓度商之间的关系来分析解答,题目难度中等.

练习册系列答案
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