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(xué)家研究的主要課題．
（1）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ/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(xué)方程式：

 

．
（2）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(jìn)行反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)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(shí)驗(yàn)2條件下平衡常數(shù)K=

 

．
②實(shí)驗(yàn)3中，若平衡時(shí)，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(shí)驗(yàn)4，若900℃時(shí)，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均為1mol，則此時(shí)v_正

 

v_逆（填“＜”，“＞”，“=”）．
（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10mL 0.01mol?L^-1 H₂C₂O₄溶液中滴加10mL 0.01mol?L^-1NaOH溶液時(shí)，比較溶液中各種離子濃度的大小關(guān)系

 

．
（4）尋找新能源是解決溫室效應(yīng)的一條重要思路，海水中鋰元素儲(chǔ)量非常豐富，從海水中提取鋰的研究極具潛力．鋰是制造化學(xué)電源的重要原料，如LiFePO₄電池某電極的工作原理如圖所示：
該電池電解質(zhì)為能傳導(dǎo) Li⁺的固體材料．放電時(shí)該電極是電池的

 

極（填“正”或“負(fù)”），電極反應(yīng)式為

 

．
（5）CO₂在自然界循環(huán)時(shí)可與CaCO₃反應(yīng)，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1×10^-4mol/L，則生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小濃度為

 

mol/L．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）①依據(jù)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)值；
②實(shí)驗(yàn)3中，若平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，一氧化碳和水蒸氣的消耗量相同，所以起始量水蒸氣的濃度應(yīng)大于一氧化碳；
③依據(jù)計(jì)算濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
（3）常溫下，向10mL 0.01mol?L^-1 H₂C₂O₄溶液中滴加10mL 0.01mol?L^-1NaOH溶液反應(yīng)得到的溶液中溶質(zhì)為NaHC₂O₄，溶液顯酸性，據(jù)此比較離子濃度大�。�
（4）放電為原電池反應(yīng)，失電子的物質(zhì)在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)；
（5））Na₂CO₃溶液的濃度為1×10^-4mol/L，等體積混合后溶液中c（CO₃^2-）=5×10^-5mol/L，根據(jù)Ksp=c（CO₃^2-）?c（Ca²⁺）計(jì)算沉淀時(shí)混合溶液中c（Ca²⁺），原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍．

解答： 解：（1）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
由蓋斯定律[①-②+③×4]÷2得到甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ∕mol，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ∕mol；
（2）①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol/L）    1        0.5        0      0
變化量（mol/L）   0.2       0.2       0.2    0.2
平衡量（mol/L）   0.8       0.3       0.2    0.2                
K=

0.2×0.2

0.8×0.3

=

1

6

故答案為：

1

6

或0.17； 
 ②實(shí)驗(yàn)3中，若平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，一氧化碳和水蒸氣的消耗量相同，所以起始量水蒸氣的濃度應(yīng)大于一氧化碳，

a

b

＜1，
故答案為：＜1； 
 ③實(shí)驗(yàn)4，若900℃時(shí)，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均為1mol，濃度商=

1 2 × 1 2

1 2 × 1 2

=1＞0.17，平衡逆向進(jìn)行，則V_正＜V_逆，
故答案為：＜；
（3）常溫下，向10mL 0.01mol?L^-1 H₂C₂O₄溶液中滴加10mL 0.01mol?L^-1NaOH溶液反應(yīng)得到的溶液中溶質(zhì)為NaHC₂O₄，溶液顯酸性，溶液中離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）；   
（4）該電池電解質(zhì)為能傳導(dǎo) Li⁺的固體材料，LiFePO₄電池某電極的工作原理分析圖示可知，鐵元素化合價(jià)從+3價(jià)變化為+2價(jià)，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，是原電池的正極反應(yīng)，電極反應(yīng)為FePO₄+e^-+Li⁺=LiFePO₄，
故答案為：正；FePO₄+e^-+Li⁺=LiFePO₄；
（5）Na₂CO₃溶液的濃度為1×10^-4mol/L，等體積混合后溶液中c（CO₃^2-）=

1

2

×1×10^-4mol/L=5×10^-5mol/L，根據(jù)Ksp=c（CO₃^2-）?c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=

2.8×10-9

5×10-5

mol/L=5.6×10^-5mol/L，原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為2×5.6×10^-5mol/L=1.12×10^-4mol/L；
故答案為：1.12×10^-4mo1/L．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡影響因素，平衡常數(shù)計(jì)算分析應(yīng)用，電解質(zhì)溶液中離子濃度比較的方法，原電池電極反應(yīng)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．