Question

降低大氣中CO₂的含量和有效地開發(fā)利用CO₂正成為研究的主要課題．
（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)水的熱化學方程式：

 

．
（2）在容積為2L的密閉容器中，充入2mol CO₂和6mol H₂，在溫度500℃時發(fā)生反應：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0．
CH₃OH的濃度隨時間變化如圖1．回答有關問題：

①從反應開始到10分鐘時，H₂的平均反應速率v（H₂）=

 

②從30分鐘到35分鐘達到新的平衡，改變的條件可能是

 

A．增大壓強    B．加入催化劑   C．升高溫度    D．增大反應物的濃度
③列式計算該反應在35分鐘達到新平衡時的平衡常數(shù)

 

（保留2位小數(shù)）
④如果在30分鐘時，再向容器中充入2mol CO₂和6mol H₂，保持溫度不變，達到新平衡時，CH₃OH的濃度

 

1mol?L^-1（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）一種原電池的工作原理為：2Na₂S₂+NaBr₃

放電  .

Na₂S₄+3NaBr．用該電池為電源，以氫氧化鉀水溶液作電解質進行電解，使CO₂在銅電極上可轉化為甲烷．
①該電池負極的電極反應式為：

 

②電解池中產(chǎn)生CH₄一極的電極反應式為：

 

．
（4）圖2是NaOH吸收CO₂后某種產(chǎn)物的水溶液在pH從0至14的范圍內H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-三種成分平衡時的組成分數(shù)．下列敘述正確的是

 

A．此圖是1.0mol?L^-1碳酸鈉溶液滴定1.0mol?L^-1 HCl溶液的滴定曲線
B．在pH分別為6.37及10.25時，溶液中c（H₂CO₃）=c（HCO₃^-）=c（CO₃^2-）
C．人體血液的pH約為7.4，則CO₂在血液中多以HCO₃^-形式存在
D．若用CO₂和NaOH反應制取NaHCO₃，宜控制溶液的pH為7～9之間．

Answer 1

考點：熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理,物質的量或濃度隨時間的變化曲線,化學平衡的計算,酸堿混合時的定性判斷及有關ph的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當?shù)南禂?shù)進行加減構造目標方程式，反應熱也乘以相應的系數(shù)并進行相應的計算；
（2）①10min時甲醇的濃度為0.50mol/L，根據(jù)化學計量數(shù)計算出氫氣的濃度變化，再計算出氫氣的平均反應速率；
②平衡正向移動了，從影響平衡移動的因素考慮；
③用三段式法求算，代入K的計算公式計算即可，K=

c(CH3OH)?C(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
④從濃度和平衡移動的角度分析；
（3）①電池負極發(fā)生氧化反應，化合價升高的物質在負極反應，據(jù)此分析；
②CO₂轉化為甲烷，C的價態(tài)有+4價變?yōu)?4價，發(fā)生還原反應，再注意電解質溶液即可寫出電極方程式；
（4）A、由圖象可以看出，開始H₂CO₃濃度最大，CO₃^2-濃度最小，不可能根據(jù)1.0 mol?L^-1HCl溶液滴定1.0 mol?L^-1碳酸鈉溶液的實驗數(shù)據(jù)繪出；
B、由圖可知，pH為6.37時c（H₂CO₃）=c（HCO₃^-），pH為10.25時，c（HCO₃^-）=c（CO₃^2-）；
C、由圖可知，pH為7.4時，HCO₃^-的最大；
D、在PH為7～9時，溶液中多以HCO₃^-形式存在．

解答： 解：（1）已知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
依據(jù)蓋斯定律①-②+③×4得：2CH₃OH（l）+2O₂（g）=2CO （g）+4H₂O（l）△H=-885.6KJ/mol；
即CH₃OH（l）+O₂（g）=CO （g）+2H₂O（l）△H=-442.8KJ/mol；
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO （g）+2H₂O（l）△H=-442.8KJ/mol；
（2）①根據(jù)圖象可知，10min時甲醇的濃度為0.50mol/L，則氫氣的濃度變化為0.50mol/L×3=1.5mol/L，v（H₂）=

1.5mol/L

20min

=0.075mol/（L?min）
②30分鐘后，平衡正向移動．
A、從30分鐘到35分鐘時，若增大壓強，需要縮小容器體積，甲醇濃度變化不會逐漸變化，應該立即變化，故A錯誤；
B、加入催化劑，不影響平衡移動，故B錯誤；
C、升溫，平衡逆向移動，甲醇濃度減小，故C錯誤；
D、增大反應物濃度，平衡正向移動，甲醇濃度增大，故D正確．
故選D；
③CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
反應前（mol/L）    1        3         0         0
反應了（mol/L）   0.70     0.21      0.70     0.70
平衡后（mol/L）   0.30     0.79      0.70     0.70
K=

c(CH3OH)?C(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

=

0.70×0.70

0.30×0.793

=0.15mol^-2?L²
故答案為：0.15 mol^-2．L²；
④若平衡不移動時，反應物濃度加倍，生成甲醇濃度也加倍為1mol/L，本反應中，增大反應物的量，相當于加壓，平衡正向移動，達到新的平衡后，甲醇濃度應大于1mol/L，故答案為：＞；
（3）①電池負極發(fā)生氧化反應，元素化合價升高，S元素化合價升高，為2S₂^2--2e^-=S₄^2-，故答案為：2S₂^2--2e^-=S₄^2-；
②CO₂轉化為甲烷，注意原子守恒，再注意電解質溶液為堿性，電極反應為CO₂+8e^-+6H₂O=CH₄+8OH^-，故答案為：CO₂+8e^-+6H₂O=CH₄+8OH^-；
（4）A、由圖象可以看出，開始H₂CO₃濃度最大，CO₃^2-濃度最小，圖象為在碳酸中逐滴滴加氫氧化鈉溶液的圖象，故A錯誤；
B、由圖可知，pH為6.37時c（H₂CO₃）=c（HCO₃^-），pH為10.25時，c（HCO₃^-）=c（CO₃^2-），但三者的濃度不相等，故B錯誤；
C、由圖可知，pH為7.4時，HCO₃^-的最大，則當人體血液的pH約為7.4，則CO₂在血液中多以HCO₃^-的形式存在，故C正確；
D、溶液的pH為7～9之間時，溶液中的陰離子主要以HCO₃^-形式存在，所以溶液中的溶質主要為碳酸氫鈉，故D正確；
故選CD．

點評：本題考查范圍廣，難度系數(shù)大，適合優(yōu)秀學生練習使用．