Question

Ⅰ．甲醇是一種新型的能源．
（1）合成氣（組成為H₂和CO）是生產(chǎn)甲醇的重要原料，請寫出由焦炭和水在高溫下制取合成氣的化學(xué)方程式

 

．
（2）已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-285.8kJ?mol^-1、-283.0kJ?mol^-1和-726.5kJ?mol^-1，則甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為

 

；
（3）在容積為l L的密閉容器中，由CO和H₂合成甲醇．在其他條件不變的情況下，考查溫度對反應(yīng)的影響，實驗結(jié)果如圖所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；
下列說法正確的是

 

（填序號）
A．溫度為T₁時，從反應(yīng)開始到平衡，生成甲醇的平均速率為v（CH₃OH）=

nA

tA

（mol?L^-1?min^-1） 
B．該反應(yīng)在T₁時的平衡常數(shù)比T₂時的大
C．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
D．處于A點的反應(yīng)體系從T₁變到T₂，達(dá)到平衡時

n(H2)

n(CH3OH )

減小
（4）在T₁溫度時，將1mol CO和2mol H₂充入一密閉恒容容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，若CO轉(zhuǎn)化率為a，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始壓強(qiáng)之比為

 

；
（5）在直接以甲醇為燃料的電池中，電解質(zhì)溶液為堿性，負(fù)極的反應(yīng)式為

 

；假設(shè)原電解質(zhì)為NaOH，且電池工作一段時間后溶質(zhì)只有Na₂CO₃，此時溶液中各離子濃度大小關(guān)系為

 

Ⅱ．已知K_sp（AgCl）=1.56×10^-10，K_sp（AgBr）=7.7×10^-13，K_sp（Ag₂CrO₄）=9×10^-11．某溶液中含有C1^-，Br^-和CrO₄^2-，濃度均為0.010mo1?L^-1，向該溶液中逐滴加入0.010mol?L^-1的AgNO₃溶液時，三種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序為

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,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

專題：基本概念與基本理論

分析：Ⅰ（1）據(jù)原子守恒和得失電子守恒書寫焦炭和水在高溫下制取合成氣（組成為H₂和CO）的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)CO和CH₃OH的燃燒熱先書寫熱方程式，再利用蓋斯定律來分析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；
（3）①A、反應(yīng)速率是反應(yīng)中某物質(zhì)的濃度在單位時間內(nèi)的變化，據(jù)此可判斷；
B、根據(jù)反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的熱量的變化，并由此判斷溫度變化時平衡移動的方向，再判斷平衡常數(shù)的變化；
C、根據(jù)溫度的變化對平衡的影響，判斷平衡移動的方向，再據(jù)此判斷；
D、根據(jù)溫度變化后對生成物的物質(zhì)的量的影響，可判斷平衡移動方向；
（4）根據(jù)化學(xué)平衡的三段法計算平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量，再利用反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比來解答；
（5）根據(jù)原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，并考慮電解質(zhì)溶液參與電極反應(yīng)來分析；碳酸鈉溶液中碳酸根離子水解溶液呈堿性，碳酸根離子分步水解；
Ⅱ析出沉淀時，AgCl溶液中c（Ag⁺）=

Ksp(AgCl)

c(Cl-)

=

1.56×10-10

0.01

mol/L，AgBr溶液中c（Ag⁺）=

Ksp(AgBr)

[Br-]

=

7.7×10-13

0.01

mol/L，
Ag₂CrO₄溶液中c（Ag⁺）=

Ksp(Ag2CrO4) [CrO42-]

=

9.0×10-12 0.01

mol/L，c（Ag⁺）越小，先生成沉淀．

解答： 解：（1）據(jù)原子守恒和得失電子守恒書寫焦炭和水在高溫下制取合成氣（組成為H₂和CO）的化學(xué)方程式為：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂，故答案為：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂；
（2）由CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-283.0kJ?mol^-1和-726.5kJ?mol^-1，則
①CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1
②CH₃OH（l）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-726.5kJ?mol^-1
由蓋斯定律可知用②-①得反應(yīng)CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=-726.5kJ?mol^-1-（-283.0kJ?mol^-1）=-443.5kJ?mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ?mol^-1；
（3）①A、反應(yīng)速率是反應(yīng)中某物質(zhì)的濃度在單位時間內(nèi)的變化，v（CH₃OH）=

nA

tA

（mol?L^-1?min^-1），故A正確；
B、根據(jù)反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）是放熱反應(yīng)可知，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，該反應(yīng)在T₁時的平衡常數(shù)比T₂時的大，故B正確；
T₂＞T₁，T₂平衡時，甲醇產(chǎn)量變少，則說明可逆反應(yīng)CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O向逆反應(yīng)方向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故B正確；
C、升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故C錯誤；
D、處于A點的反應(yīng)體系從T₁變到T₂，升高溫度，甲醇的物質(zhì)的量減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，

n(H2)

n(CH3OH )

增大，故D錯誤；
故答案為：AB；
（4）由化學(xué)平衡的三段模式法計算可知，
    CO₂ （g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始 1         2        0        0
變化 a        3a        a        a
平衡 1-a     2-3a       a        a
根據(jù)相同條件下氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，
則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始壓強(qiáng)之比為=（1-a+2-3a+a+a）：（1+2）=（3-2a）：3，
故答案為：（3-2a）：3；
（5）由燃料電池是原電池的一種，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，甲醇燃燒生成二氧化碳和水，
但在堿性介質(zhì)中，正極有氫氧根離子參與反應(yīng)，甲醇燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；Na₂CO₃溶液中存在水解平衡CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，溶液呈堿性，溶液中離子濃度大小為C（Na⁺）＞C（CO₃^2-）＞C（OH^-）＞C（HCO₃^-）＞C（H⁺）；

故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；C（Na⁺）＞C（CO₃^2-）＞C（OH^-）＞C（HCO₃^-）＞C（H⁺）；
Ⅱ析出沉淀時，AgCl溶液中c（Ag⁺）=

Ksp(AgCl)

c(Cl-)

=

1.56×10-10

0.01

mol/L=1.56×10^-8mol/L；
AgBr溶液中c（Ag⁺）=

Ksp(AgBr)

[Br-]

=

7.7×10-13

0.01

mol/L=7.7×10^-11mol/L；
Ag₂CrO₄溶液中c（Ag⁺）=

Ksp(Ag2CrO4) [CrO42-]

=

9.0×10-12 0.01

mol/L=3×10^-5；c（Ag⁺）越小，則越先生成沉淀，所以種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序為Br^-、Cl^-、CrO₄^2-，故答案為：Br^-、Cl^-、CrO₄^2-．

點評：題目考查范圍廣，考查了平衡移動、平衡計算、電化學(xué)、離子濃度大小比較、沉淀的溶解平衡，題目難度大．