Question

“低碳循環(huán)”已引起各國家的高度重視，而如何降低大氣中CO₂的含量和有效地開發(fā)利用CO₂正成為化學家研究的主要課題。
（1）將不同量的CO(g)和H₂O(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應
CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需 時間/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實驗2條件下平衡常數(shù)K=           。
②實驗3中，若平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則a/b 的值_______(填具體值或取值范圍)。
③實驗4，若900℃時，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均為1mol，則此時V_正    V_逆（填“<” ，“>” ，“=”）。
（2）已知在常溫常壓下：
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
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：____________
（3）已知草酸是一種二元弱酸，草酸氫鈉（NaHC₂O₄）溶液顯酸性。常溫下，向10 mL 0.01 mol·L^-1 H₂C₂O₄溶液中滴加10mL 0.01mol·L^-1 NaOH溶液時，比較溶液中各種離子濃度的大小關系               ；
（4）CO₂在自然界循環(huán)時可與CaCO₃反應，CaCO₃是一種難溶物質(zhì)，其Ksp=2.8×10^-9。CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，現(xiàn)將等體積的CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^-4mol/L ，則生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小濃度為       _______________mol/L。
（5）以二甲醚（CH₃OCH₃）、空氣、H₂SO₄為原料，鉑為電極可構(gòu)成燃料電池，其工作原理與甲烷燃料電池的原理相似。請寫出該電池負極上的電極反應式：         。

Answer 1

（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(C₂O₄^2-) > c(OH^-)    （4）5.6×10^—5
（5）CH₃OCH₃-12e^—+3H₂O=3CO₂+12H⁺

試題分析：（1）①、平衡時CO的物質(zhì)的量為1.6mol，則：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
開始（mol）：2      1        0        0
變化（mol）：0.4    0.4      0.4      0.4
平衡（mol）：1.6    0.6      0.4      0.4
該反應前后氣體體積不變，故利用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，故900℃時該反應平衡常數(shù)k===0.17。
②由于CO與H₂的化學計量數(shù)相等都為1，所以當兩者物質(zhì)的量相等時二者轉(zhuǎn)化率相等．要使CO轉(zhuǎn)化率大于H₂的轉(zhuǎn)化率，則增大H₂的物質(zhì)的量，即a/b 的值小于1，
③由①900℃時，該反應的平衡常數(shù)為0.17，實驗4，在900℃時，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均為1mol，則此時濃度商Qc=1，大于平衡常數(shù)0.17，故反應向逆反應進行，所以V_正＜V_逆，
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=－1275.6kJ·mol^－1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=－566.0kJ·mol^－1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=－44.0kJ·mol^－1
依據(jù)蓋斯定律①-②+③×4得：2CH₃OH（l）+2O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H=－885.6KJ·mol^－1；
即CH₃OH（l）+O₂（g）="CO" （g）+2H₂O（l）△H=－442.8KJ·mol^－1；
（3）向10mL 0.01mol?L-1 H₂C₂O₄溶液中滴加10mL 0.01mol·L^-1 NaOH溶液，二者恰好反應，所得溶液為NaHC₂O₄溶液，在該溶液中，直接電離出的Na^＋和HC₂O₄^－濃度最大，NaHC₂O₄溶液顯酸性，說明HC₂O₄^－的電離程度大于水解，所以c(Na⁺)＞c(HC₂O₄^－)，c(H⁺)＞ c(OH^－)。，溶液中水電離生成氫離子，故c(H⁺)＞c(C₂O₄^2－)，溶液呈酸，電離產(chǎn)生的c（C₂O₄^2－）原大于 c(OH^－)。，溶液中離子濃度c(Na⁺)> c(HC₂O₄^－)> c(H⁺)> c(C₂O₄^2－) > c(OH^－)。
（4）Na₂CO₃溶液的濃度為1×10-4mol·L^－1，等體積混合后溶液中c（CO₃^2－）=×2×10^-4mol·L^－1=1×10^-4mol·L^－1，根據(jù)K_sp=c（CO₃^2－）·c（Ca^2＋）=2.8×10^-9可知，鈣離子最小濃度c（Ca^2＋）=mol·L^－1=2.8×10^-5mol·L^－1，原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca^2＋）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為2×2.8×10^-5mol·L^－1=5.6×10^—5mol·L^－1。
（5）反應本質(zhì)是二甲醚的燃燒，原電池負極發(fā)生氧化反應，二甲醚在負極放電，正極反應還原反應，氧氣在正極放電．二甲醚放電生成二氧化碳與氫離子，電極反應式為 CH₃OCH₃-12e^－+3H₂O=2CO₂+12H^＋。