Question

（16分）请你利用所学反应原理知识解决下列问题：

（1）若已知两个反应：①C(s)+2H₂(g)=CH₄(g)  ΔH₁= a kJ·mol^-1 ；

②C(s)+O₂(g)=CO(g)  ΔH₂= b kJ·mol^-1 ；

则2CH₄(g)+O₂(g)=2CO(g)+4H₂(g)  ΔH=              （用含a、b的式子表示）；

（2）碱性镁锰干电池是新开发的一种干电池，比普通锌锰干电池具有更加优越的性能，具有较大应用前景，其工作时总反应为：Mg+2MnO₂+H₂O=Mg(OH)₂+Mn₂O₃；则工作时，正极发生        反应(填反应类型)，写出负极的电极反应式：                        ；

（3）在一定温度下1 L的密闭容器放入足量草酸钙(固体所占体积忽略不计)发生反应：CaC₂O₄(s)CaO(s) +CO(g)+CO₂(g)，若前5 min 内生成CaO的质量为11.2 g ，则该段时间内v(CO)=；若某时刻达到平衡时c(CO₂)= c；t₀ 时刻，将容器体积缩小为原来的一半并固定不变，在t₁时刻再次达到平衡，请在下图中画出t₀以后此体系中CO₂的浓度随时间变化的图像；

（4）某温度下数据：草酸（H₂C₂O₄）的K₁=5.4×10^-2，K₂=5.4×10^-5；醋酸的K=1.75×10^-5；碳酸的 K₁=4.2×10^-7，K₂=4.5×10^-11；K_sp(CaC₂O₄) =5.0×10^-9；K_sp(CaCO₃) =2.5×10^-9

①用醋酸溶液鉴别CaC₂O₄和CaCO₃两种白色固体的实验现象是             ；

②向0.6 mol/L的Na₂CO₃溶液中加入足量 CaC₂O₄粉末后(忽略溶液体积变化)，充分搅拌，发生反应：CO₃^2-(aq) + CaC₂O₄(s) CaCO₃(s)+ C₂O₄^2-(aq)，静置后沉淀转化达到平衡，求此时溶液中的c(C₂O₄^2－)（不考虑其他诸如水解之类副反应，写出计算过程）。

Answer

（1）ΔH＝2(b-a) kJ·mol¯1 （2分，）； （2）还原 （2分)； Mg＋2OH——2e—＝Mg(OH)2（2分）

（3）0.04 mol·L－１·min－１ (2分)；如右图所示（2分，起点2c，得1分；平衡点c，得1分）

（4）①一种固体溶解同时产生气泡逸出，另一种固体无现象（2分）；

②【解析】
该反应的K＝＝＝＝＝2.0（2分），

设c(CO32-)转化了x，则生成c(C2O42－)＝x，剩余c(CO32-)＝(0.6-x)，

可得方程： x/(0.6-x) ＝2.0，解得x＝0.4 mol·L¯1（2分）（无必要步骤，酌情扣分）。

【解析】

试题分析：（1）将②×2-①×2可得2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) ΔH＝2(b-a) kJ·mol¯1。（2）正极得到电子，发生还原反应；Mg做负极，反应后生成Mg(OH)2，负极的电极反应为：Mg＋2OH——2e—＝Mg(OH)2。（3）5 min 内生成CaO的质量为11.2 g 的物质的量为0.2mol，根据反应生成0.2mol的CaO同时生成0.2mol的CO，则v(CO)= 0.2mol÷1L÷5 min=0.04 mol·L－１·min－１。t0 时刻，将容器体积缩小为原来的一半并固定不变，则CO2的浓度变为2c，在t1时刻再达到平衡，CO2的浓度随时间变化的图像为：

（4）①从电离常数可以知道，HC2O4—＞CH3COOH＞H2CO3，醋酸溶液鉴别CaC2O4和CaCO3两种白色固体的实验现象是：一种固体溶解同时产生气泡逸出，另一种固体无现象

②【解析】
该反应的K＝＝＝＝＝2.0， 设c(CO32-)转化了x，则生成c(C2O42－)＝x，剩余c(CO32-)＝(0.6-x)， 可得方程： x/(0.6-x) ＝2.0，解得x＝0.4 mol·L¯1。

考点：盖斯定律的应用、化学反应速率的计算、化学图像的绘制、电离平衡常数和酸的强弱关系、电离平衡常数的有关计算。