Question

研究碳及其化合物的性質(zhì)對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要意義。

 (1)將不同量的CO(g)和H₂O(g)分別通人體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng) CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下兩組數(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

①實(shí)驗(yàn)1中以CO₂表示的反應(yīng)速率為_____________(保留2位小數(shù))；

②該反應(yīng)為___________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)；

③實(shí)驗(yàn)2的平衡常數(shù)為___________________________。

(2)已知在常溫常壓下：

2CH₃OH(l)+3O₂(g)＝2CO₂(g)+4H₂O(l)  △H＝－1451.6kJ/mol

2CO(g)+O₂(g)＝2CO₂(g)   △H＝－566.0kJ/mol

寫出甲醇不完全燃燒生成CO和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式_______________________________。

(3)甲醇對(duì)水質(zhì)會(huì)造成一定的污染，有一種電化學(xué)法可消除這種污染，實(shí)驗(yàn)室用如圖裝置模擬該過程，其原理是：通電后，Co²⁺被氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化劑把甲醇氧化成CO₂而除去(Co³⁺的還原產(chǎn)物是CO²⁺)。

①寫出陽極電極反應(yīng)式_______________________________________________________________ ；

②寫出除去甲醇的離子方程式__________________________________________________________。

 

Answer 1

【答案】

（12分）（1）①0.13mol/（L•min）（2分） ②放熱（1分） ③（2分）

（2）CH₃OH(l)＋O₂(g)＝CO(g)＋2H₂O(l)  △H＝－442.8kJ/mol （3分，方程式2分，數(shù)值1分）

（3）①Co²⁺－e^－＝Co³⁺（2分） ②6Co³⁺＋CH₃OH＋H₂O＝CO₂↑＋6Co²⁺＋6H⁺（2分）

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，氫氣的物質(zhì)的量變化量為1.6mol，因此根據(jù)反應(yīng)的方程式可知，CO₂的變化量也是1.6mol，其濃度是1.6mol÷2L＝0.8mol/L，所以CO₂表示的反應(yīng)速率是v(CO₂)＝0.8mol/L÷6min＝0.13mol/（L•min）。

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)1中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%＝40%，實(shí)驗(yàn)2中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%＝20%，因此實(shí)驗(yàn)1的轉(zhuǎn)化率大于實(shí)驗(yàn)2。這說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正反應(yīng)放熱。

③平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為1.6mol÷2L＝0.8mol/L，則：

             CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)

起始濃度（mol/L）   1    0.5     0    0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）  0.2   0.2    0.2   0.2

平衡濃度（mol/L）  0.8   0.3     0.2   0.2

化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值.所以900℃時(shí)該反應(yīng)平衡常數(shù)K＝＝＝0.17。

（2）已知反應(yīng)①2CH₃OH(l)+3O₂(g)＝2CO₂(g)+4H₂O(l)  △H＝－1451.6kJ/mol和反應(yīng)②2CO(g)+O₂(g)＝2CO₂(g)   △H＝－566.0kJ/mol，則根據(jù)蓋斯定律可知，（①-②）÷2即得CH₃OH(l)＋O₂(g)＝CO(g)＋2H₂O(l)，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＝（－1451.6kJ/mol＋566.0kJ/mol）÷2＝－442.8kJ/mol。

（3）①電解池中陽極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。因此通電后，Co²⁺在陽極失去電子氧化成Co³⁺，所以陽極電極反應(yīng)式為Co²⁺－e^－＝Co³⁺。

②以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而除去，自身被還原為Co²⁺，結(jié)合原子守恒與電荷守恒可知，該反應(yīng)的離子方程式為6Co³⁺＋CH₃OH＋H₂O＝CO₂↑＋6Co²⁺＋6H⁺。

考點(diǎn)：考查化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)的計(jì)算；熱化學(xué)方程式的書寫；原電池和電解池的工作原理以及氧化還原反應(yīng)方程式的書寫等