Question

(14分)“低碳循环”已引起各国家的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量和有效地开发利用CO₂正成为化学家研究的主要课题。

（1）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
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验2条件下平衡常数K=            。

②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b 的值_______(填具体值或取值范围)。

③实验4，若900 ℃时，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂ 、H₂均为1 mol，则此时V_正     V_逆(填“＜”，“＞”，“=”)。

（2）已知在常温常压下：

①2CH₃OH(l)＋3O₂(g) ＝ 2CO₂(g)＋4H₂O(g)     ΔH＝－1275.6 kJ·mol^－1

②2CO (g)＋ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)    ΔH＝－566.0 kJ·mol^－1

③H₂O(g) ＝ H₂O(l)    ΔH＝－44.0 kJ·mol^－1

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：____________

（3）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠(NaHC₂O₄)溶液显酸性。常温下，向10 mL 0.01 mol·L^－1 H₂C₂O₄溶液中滴加10 mL 0.01 mol·L^－1 NaOH溶液时，比较溶液中各种离子浓度的大小关系               ；

（4）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其K_sp=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^－4 mol·L^－1，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为        ______________mol·L^－1。

（5）以二甲醚(CH₃OCH₃)、空气、H₂SO₄为原料，铂为电极可构成燃料电池，其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似。请写出该电池负极上的电极反应式：          。

Answer

(14分)

（1）①1/ 6或0.17 ②＜1 (填0＜a/b＜1亦可) ③＜

（2）CH3OH(l)＋ O2(g) ＝ CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol

（3）c(Na＋)＞c(HC2O4－ )＞c(H＋)＞c(C2O42－)＞c(OH－)

（4）5.6×10—5

（5）CH3OCH3-12e—＋3H2O=3CO2＋12H＋

【解析】

试题分析：（1）①CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

起始浓度 1 0.5 0 0

变化浓度 0.2 0.2 0.2 0.2

平衡浓度 0.8 0.3 0.2 0.2

实验2条件下平衡常数K=(0.2×0.2)÷(0.3×0.8)=0.17

②按系数比加入各反应物，即a=b，各反应物的转化率相同，而在可逆反应中，加入水蒸气，能增大CO的转化率，H2O的转化率降低，所以若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b 的值小于1.

（2）根据盖斯定律，①÷2-②÷2＋③×2=-442.8 kJ•mol—1，所以甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l) ∆H=-442.8 kJ•mol－1。

（3）常温下，向10 mL 0.01 mol·L－1 H2C2O4溶液中滴加10 mL 0.01 mol·L－1 NaOH溶液，草酸和NaOH恰好1:1反应生成草酸氢钠，草酸氢钠属于强电解质，完全电离出钠离子和草酸氢根离子，草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性，说明草酸氢根离子的电离程度大于其水解程度，所以溶液中各种离子浓度的大小关系为c(Na＋)＞c(HC2O4－ )＞c(H＋)＞c(C2O42－)＞c(OH－)

（4）Na2CO3溶液的浓度为2×10－4 mol·L－1，将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合后，c(CO32 －)=1×10－4 mol·L－1，生成CaCO3 沉淀时，c(Ca2＋)×1×10－4 mol·L－1= Ksp=2.8×10－9，解得c(Ca2＋)= 2.8×10—5mol/L，所以生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为2×2.8×10—5=5.6×10—5mol/L

（5） 以二甲醚(CH3OCH3)、空气、H2SO4为原料，铂为电极可构成燃料电池，其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似，甲烷失电子做负极，生成CO2 和水，则二甲醚失电子也做负极，生成CO2 和水，该电池负极上的电极反应式为CH3OCH3-12e—＋3H2O=3CO2＋12H＋。

考点：考查化学平衡常数的计算，热化学方程式的书写，离子浓度的大小比较，沉淀溶解平衡的应用。