Question

据《辽沈晚报》报道，今年冬天，一旦出现大气严重污染的天气，沈阳市有可能建议政府机关、企事业单位根据实际情况实行员工休假或弹性工作制．大气含有的CO、氮氧化物、SO₂、烟尘等污染是导致雾霾天气的原因之一，化学反应原理是减少和控制雾霾天气的理论依据．
（1）CO₂经常用氢氧化钠来吸收，现有0.4mol CO₂，若用200mL 3mol/L NaOH溶液将其完全吸收，溶液中离子浓度由大到小的顺序为：

 

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（2）CO可制做燃料电池，以KOH溶液作电解质，向两极分别充入CO和空气，工作过程中，负极反应方程式为：

 

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（3）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下将SO₂转化为SO₄^2-，从而实现对SO₂的处理（总反应为2SO₂+O₂+2H₂O═2H₂SO₄）．已知，含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，则另一反应的离子方程式为

 

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（4）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10^-9．CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mo1/L，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为

 

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（5）已知在常温常压下：
①CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（g）；△H=-359.8kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）；△H=-556.0kJ?mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）；△H=-44.0kJ?mol^-1
写出体现甲醇燃烧热的热化学方程式

 

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Answer 1

考点：化学电源新型电池,热化学方程式,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,离子浓度大小的比较,铁盐和亚铁盐的相互转变

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据二氧化碳和氢氧化钠之间反应量的关系：按照1：1反应，产物是碳酸氢钠，按照1：2反应，产物是碳酸钠来分析回答；
（2）碱性条件下CO在负极放电生成CO₃^2-；
（3）催化剂的特点，恢复原来状态，Fe³⁺→Fe²⁺；
（4）Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=1×10^-4mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）?c（Ca²⁺）计算沉淀时混合溶液中c（Ca²⁺），原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍；
（5）根据盖斯定律，由已知热化学方程式构造目标热化学方程式．

解答： 解：（1）根据二氧化碳和氢氧化钠之间反应量的关系：按照1：1反应，产物是碳酸氢钠，按照1：2反应，产物是碳酸钠，0.4molCO₂和200mL 3mol/L NaOH溶液混合，二者的物质的量之比是2：3，所的溶液是碳酸钠和碳酸氢钠的混合物；混合物显碱性c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根离子水解程度大与碳酸氢根离子的水解程度，所以c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-），即c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
（2）原电池中，负极上CO失电子和氢氧根离子反应生成CO₃^2-，所以电极反应式为：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，
故答案为：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O；
（3）根据催化剂的特点，另一个反应一定有Fe³⁺→Fe²⁺，反应方程式为 2Fe³⁺+SO₂+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂ O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（4）Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=

1

2

×2×10^-4mol/L=1×10^-4mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）?c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=

2.8×10-9

1×10-4

mol/L=2.8×10^-5mol/L，原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为2×2.8×10^-5mol/L=5.6×10^-5mol/L；
故答案为：5.6×10^-5mol/L；
（5）已知：①CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（g）；△H=-359.8kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）；△H=-556.0kJ?mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）；△H=-44.0kJ?mol^-1
根据盖斯定律：①+

1

2

×②+2×③得CH₃OH（l）+3O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8 kJ?mol^-1；
故答案为：CH₃OH（l）+3O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8 kJ?mol^-1．

点评：本题考查了盐的水解，溶度积常数的有关计算，热化学方程式和盖斯定律的计算应用，原电池的应用等，涉及的知识点较多，题目难度中等，注意是对反应原理的应用的考查．