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2L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 时间/min
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1mol，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

②2CO（g）+ O₂（g） ＝ 2CO₂（g）   ΔH＝－566．0 kJ/mol

③H₂O（g）＝ H₂O（l）   ΔH＝－44．0 kJ/mol

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10mL 0．01mol·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^-4mol/L ，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为        ________mol/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。请写出该电池负极上的电极反应式：          。

Answer

（每空2分，共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）①根据表中数据可知实验2条件下平衡时氢气浓度是0.4mol÷2L＝0.2mol/L，根据方程式可知消耗CO和水及生成的CO2的浓度均是0.2mol/L，则平衡时CO和水的浓度分别是1mol/L—0.2mol/L＝0.8mol/L、0.5mol/L—0.2mol/L＝0.3mol/L，则根据化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值可知平衡常数K＝。

②根据方程式可知如果平衡时，CO的转化率大于水蒸气，这说明氢气的物质的量大于CO的物质的量，即a/b＜1。

③若900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol，其浓度均是0.5mol/L，则此时浓度熵＝＞1/6，这说明反应逆反应方向进行，因此此时V正＜V逆。

（2）已知① 2CH3OH（l） ＋ 3O2（g） ＝ 2CO2（g） ＋ 4H2O（g） ΔH＝－1275．6 kJ/mol，② 2CO （g）+ O2（g） ＝ 2CO2（g） ΔH＝－566．0 kJ/mol，③ H2O（g） ＝ H2O（l） ΔH＝－44．0 kJ/mol，则根据盖斯定律可知（①—②）÷2＋③×2即可得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式CH3OH（l）+ O2（g）＝CO（g）+ 2H2O（l） ΔH＝﹣442.8 kJ/mol。

（3）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠（NaHC2O4）溶液显酸性，说明HC2O4-的电离程度大于其水解程度。常温下，向10 mL 0．01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0．01mol·L-1 NaOH溶液时二者恰好反应生成草酸氢钠，因此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）将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L，则混合后碳酸钠的浓度变为1×10-4mol/L，则根据碳酸钙的溶度积常数可知溶液中钙离子的浓度为，因此混合前生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为2.8×10—5mol/L ×2＝5.6×10—5mol/L。

（5）原电池中负极失去电子，正极得到电子，因此二甲醚在负极通入。又因为溶液显酸性，则该电池负极上的电极反应式为CH3OCH3-12e—+3H2O＝3CO2↑+12H+。

考点：考查外界条件对平衡状态的影响、平衡状态计算、盖斯定律、盐类水解、溶解平衡及原电池应用等