Question

I．工业上有一种用C0₂来生产甲醇燃料的方法：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂（g）△H=-49.0kj?mol^-1
将6mol CO₂和8mol H₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如图1所示（实线）．图中数据a（1，6）表示：在1min时H₂的物质的量是6mol．
（1）a点正反应速率

 

（填“大于”“等于”或“小于”）逆反应速率．其化学平衡常数K=

 

．
（2）下列时间段平均反应速率最大的是

 

．
A．O～1min    B．1～3min    C．3～8min    D．8～11min
（3）仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H₂的物质的量随时间变化如图1中虚线所示．曲线I对应的实验条件改变是

 

，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是

 

，体积不变再充入3molCO₂和4mol H₂，H₂O（g）的体积分数

 

（填“增大”“不变”或“减小”）．
Ⅱ．某实验小组欲探究 反应速率与温度的关系，现有1mol/L的KI溶液、0.1mol/L的H₂S0₄溶液、淀粉溶液，则实验时这几种试剂的加入顺序为：KI溶液、

 

、

 

；反应的离子方程式为

 

．
Ⅲ．粗镍样品中含Fe、Zn、Ag、Cu等四种金属杂质，为获得高纯度的镍，某兴趣小组同学拟用铅蓄电池为电源，粗镍及石墨为电极，电解硝酸镍溶液对粗镍进行提纯．
（1）电解结束后，在阳极附近的沉淀物中，主要的金属单质为

 

 （填化学式）．
（2）若按图2所示连接对铅蓄电池进行充电．充电一段时间后．则在A电极上生成

 

（填化学式）．B电极上的电极反应式为

 

；充电完毕．铅蓄电池的正极是

 

极（填“A”或“B”）．
（3）如用甲烷燃料电池为电源，在25℃、101kPa时，若CH₄在氧气中直接燃烧生成1mol水蒸气放热401kJ，而l g水蒸气转化成液态水放热2.445kJ，则CH₄的燃烧热为

 

kJ?mol^-1 （取整数）．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,用盖斯定律进行有关反应热的计算,反应速率的定量表示方法,电解原理

专题：

分析：I．（1）a点反应正向进行，未达到平衡状态；由图可知，8min时，反应到达平衡，平衡时氢气的物质的量为2mol，根据三段式计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算；
（2）浓度越大反应速率越快；
（3）曲线I反应速率增大，但转化的氢气的物质的量少，应是升高温度，因该反应放热，升高温度平衡逆向移动；
曲线Ⅱ反应速率增大，转化的氢气的物质的量多，平衡正向移动，应是增大压强；
体积不变再充入3molCO₂和4mol H₂，容器内压强增大，平衡与原平衡相比较，应该正向移动；
II．KI与氧气的反应为酸性条件，应该先加淀粉溶液，再加硫酸溶液；KI与氧气、氢离子反应生成碘单质；
III（1）活泼性强的金属在阳极失电子；
（2）装置中是电解装置，连接B为阳极应是失去电子发生氧化反应，A为阴极是得到电子发生还原反应，所以是铅蓄电池的充电过程，两极为电解硫酸铅的反应，依据电解原理分析；
（3）CH₄在氧气中直接燃烧生成1mol水蒸气放热401kJ，生成2mol水蒸气放出802kJ热量，据此写出其热化学反应方程式；1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ，则H₂O（g）=H₂O（l）△H=-43.992kJ/mol，根据盖斯定律计算其燃烧热．

解答： 解：I．（1）a点反应正向进行，未达到平衡状态，所以正反应速率大于逆反应速率；
由图可知，8min时，反应到达平衡，平衡时氢气的物质的量为2mol，参加反应的氢气为8mol-2mol=6mol，氢气的浓度变化量为

6mol

2L

=3mol/L，则：
               CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始（mol/L）：3        4           0        0
变化（mol/L）：1        3           1        1
平衡（mol/L）：2        1           1        
故该温度下平衡常数K=

1×1

2×13

=0.5，
故答案为：大于；0.5；
（2）浓度越大反应速率越快，开始时浓度最大，反应速率最快，随着反应进行速率不断减小，所以O～1min 内的平均反应速率最大；
故答案为：A；
（3）曲线I反应速率增大，但转化的氢气的物质的量少，应是升高温度，因该反应放热，升高温度平衡逆向移动，不利于氢气的转化，故曲线I是升高温度；
曲线Ⅱ反应速率增大，转化的氢气的物质的量多，因增大压强平衡正向移动，故应是增大压强；
体积不变再充入3molCO₂和4mol H₂，容器内压强增大，平衡与原平衡相比较，应该正向移动，所以H₂O（g）的体积分数增大，
故答案为：升高温度； 增大压强；增大；
II．KI与氧气的反应为酸性条件，应该先加淀粉溶液，再加硫酸溶液，若先加硫酸会生成碘单质再加淀粉溶液立刻变蓝色，无法判断温度对反应的影响；KI与氧气、氢离子反应生成碘单质，其4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O；
故答案为：淀粉溶液；H₂S0₄溶液；4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O；
III（1）含Fe、Zn、Ag、Cu等四种金属杂质的粗镍做阳极，Cu和Ag活泼性比镍差电解过程中不失电子，以单质的形式沉降在电解池底部形成阳极泥，
故答案为：Ag、Cu；
（2）在完全放电耗尽PbO₂和Pb时，电极上析出的是PbSO₄，若按题右图连接B为阳极应是失去电子发生氧化反应，A为阴极是得到电子发生还原反应，实质是电解反应，B电极上发生反应为：PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-，所以A电极上生成Pb，充电完毕，铅蓄电池的正极发生还原反应，PbO₂发生还原反应，故铅蓄电池的正极是B极．
故答案为：Pb；PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+SO₄^2-；B；
（3）CH₄在氧气中直接燃烧生成1mol水蒸气放热401kJ，生成2mol水蒸气放出802kJ热量，
所以其热化学反应方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802 kJ?mol^{-1 ①}；
1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ，则2H₂O（g）═2H₂O（l）△H=-87.984kJ/mol②，
将方程式①+②得CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-890kJ/mol，
所以甲烷的燃烧热为890.08kJ/mol，
故答案为：890．

点评：本题考查化学反应速率、化学平衡常数的计算、化学平衡图象、电化学、反应热的计算等，题目涉及的知识点较多，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力，题目难度中等，注意三段式在化学平衡计算中的应用．