Question

近年來(lái)，碳和碳的化合物在生產(chǎn)生活實(shí)際中應(yīng)用廣泛．
（1）甲烷燃燒放出大量的熱，可作為能源用于人類的生產(chǎn)和生活．
已知 ①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H₁=-1214.6kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ?mol^-1
則反應(yīng)CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）的△H=

-890.3 kJ?mol^-1

．
（2）若用石墨做電極電解500ml飽和食鹽水，寫出電解反應(yīng)的離子方程式為：

2Cl^-+2H₂O

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-

，電解一段時(shí)間后兩極共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體1.12L（不考慮氣體的溶解）．停止通電，假設(shè)反應(yīng)前后溶液體積不變，則所得溶液的pH=

13

．
（3）0.10mol/L硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉稀溶液充分?jǐn)嚢�，有淺藍(lán)色氫氧化銅沉淀生成，當(dāng)溶液的pH=8時(shí)，c（Cu²⁺）=

2.2×10^-8

mol?L^-1（K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）．
（4）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），得到如表三組數(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
		H2O	CO	CO2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實(shí)驗(yàn)1中以υ（H₂） 表示的反應(yīng)速率為

0.16 mol/（L?min）

．
②實(shí)驗(yàn)2中的平衡常數(shù)是

0.17

 （計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）．
③該反應(yīng)的正反應(yīng)為

放

（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)．
④若實(shí)驗(yàn)3要達(dá)到與實(shí)驗(yàn)2相同的平衡狀態(tài)（即各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別相等），則a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是

b=2a

 （用含a、b的數(shù)學(xué)式表示）．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到；
（2）電解飽和食鹽水陽(yáng)極是氯離子失電子生成氯氣，陰極是氫離子得到電子生成氫氣；依據(jù)電解原理分析，書寫電池反應(yīng)，依據(jù)生成的氣體體積．計(jì)算氫氧根離子濃度，結(jié)合離子積常數(shù)計(jì)算氫離子濃度計(jì)算溶液pH；
（3）依據(jù)沉淀溶解平衡的溶度積常數(shù)計(jì)算；
（4）①依據(jù)反應(yīng)速率是利用單位時(shí)間物質(zhì)濃度的變化計(jì)算得到；
②依據(jù)平衡三段式列式計(jì)算物質(zhì)平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到；
③第二組溫度比第一組高，反應(yīng)物物質(zhì)的量比第一組減半，但是平衡時(shí)H₂的物質(zhì)的量比第一組的一半少，表明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；依據(jù)圖表數(shù)據(jù)列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)概念計(jì)算；
④依據(jù)起始量相同達(dá)到相同平衡狀態(tài)分析計(jì)算得到．

解答：解：（1）①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H₁=-1214.6kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算，①+②得到，2CH₄（g）+4O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1780.6KJ/mol；
熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3 kJ?mol^-1；
故答案為：-890.3 kJ?mol^-1；
（2）電解飽和食鹽水陽(yáng)極是氯離子失電子生成氯氣，陰極是氫離子得到電子生成氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-； 電解一段時(shí)間后兩極共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體1.12L，物質(zhì)的量為0.05mol，依據(jù)離子方程式計(jì)算得到生成氫氧根離子物質(zhì)的量為0.05mol，c（OH^-）=

0.05mol

0.5L

=0.1mol/L；氫離子濃度為10^-13mol/L，pH=13，
故答案為：2Cl^-+2H₂O 

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；13；
（3）當(dāng)溶液的pH=8時(shí)，c（H⁺）=10^-8mol/L，c（OH-）=10^-6mol/L，K_sp[Cu（OH）₂]=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=2.2×10^-20，c（Cu²⁺）=2.2×10^-8mol/L，
故答案為：2.2×10^-8；
（4）①實(shí)驗(yàn)1中  CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
起始量（mol/L） 2        1        0       0
變化量（mol/L） 0.8      0.8      0.8      0.8
平衡量（mol/L）1.2       0.2      0.8     0.8
以υ（H₂） 表示的反應(yīng)速率=

0.8mol/L

5min

=0.16mol/L?min，
故答案為：0.16 mol/（L?min）；
②實(shí)驗(yàn)2條件下平衡常數(shù)，需要列式計(jì)算平衡濃度；
          H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始濃度  0.5mol/L 1mol/L   0        0
轉(zhuǎn)化濃度 0.2mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l 0.2mol/l
平衡濃度 0.3mol/L 0.8mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l
K=

c(CO2)c(H2)

c(H2O)c(CO)

=

0.2×0.2

0.3×0.8

=0.17，
故答案為：0.17；
③實(shí)驗(yàn)1中CO的轉(zhuǎn)化率為

1.6mol

4mol

×100%=40%，實(shí)驗(yàn)2中CO的轉(zhuǎn)化率為

0.4mol

2mol

×100%=20%，則實(shí)驗(yàn)1的轉(zhuǎn)化率大于實(shí)驗(yàn)2，則說(shuō)明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，
故答案為：放；
④反應(yīng)前后氣體體積不變，達(dá)到相同平衡狀態(tài)滿足起始量之比相同即b=2a，故答案為：b=2a．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算，電解池原理和計(jì)算應(yīng)用，沉淀溶解平衡的溶度積常數(shù)計(jì)算，化學(xué)平衡三段式計(jì)算，反應(yīng)速率、平衡常數(shù)概念計(jì)算應(yīng)用，題目難度中等．