Question

I．“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题：
(1)将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应：
CO（g）＋H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g），得到如下二组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1．6	2．4	6
2	900	2	1	0．4	1．6	3

 
①实验1中以v （CO₂）表示的反应速率为                （保留两位小数，下同）。
②该反应为      （填“吸”或“放”）热反应，实验2条件下平衡常数K=         。
(2)已知在常温常压下：
① 2CH₃OH(l）＋ 3O₂(g）＝ 2CO₂(g）＋ 4H₂O(g） ΔH ＝ －1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O₂(g）＝ 2CO₂(g）                  ΔH ＝ －566.0 kJ／mol
③ H₂O(g）＝ H₂O(l）                          ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                     。
II．(1)海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料。如LiFePO₄电池某电极的工作原理如下图所示：

该电池的电解质为能传导Li⁺的固体材料。放电时该电极是电池的    极（填“正”或“负”），该电极反应式为         。
(2)用此电池电解含有0.1 mol/L CuSO₄和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL，假如电路中转移了0.02 mole^－，且电解池的电极均为惰性电极，阳极产生的气体在标准状况下的体积是       L，将电解后的溶液加水稀释至1L，此时溶液的pH＝           。

Answer 1

Ⅰ．（1）①0.13mol/(L·min）(2分）  ②放(1分）   0.17(2分）
（2）CH₃OH(l)+O₂(g)＝CO(g)+2H₂O(l）  ΔH ＝－442.8 kJ／mol (2分)
Ⅱ．（1）正(1分）       FePO₄+e^-+Li⁺＝LiFePO₄ (2分）  （2）0.168(2分）   2(2分)

试题分析：Ⅰ．（1）①由表格数据和反应的化学方程式可知可知，氢气的物质的量与CO₂的物质的量是相等的，则二氧化碳的浓度变化为1.6mol÷2L＝0.8mol/L，则v=0.8mol/L÷6min＝0.13mol/(L·min)；
②温度升高，氢气的含量减少，则升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应；
H₂O（g）+CO（g）CO₂（g）+H₂（g）
初始浓度   0.5mol/L   1mol/L       0          0
转化浓度  0.2mol/L   0.2mol/l     0.2mol/l  0.2mol/l
平衡浓度 0.3mol/L  0.8mol/L     0.2mol/l  0.2mol/l
则K==0.17
(2)已知在常温常压下：① 2CH₃OH(l)＋3O₂(g)＝2CO₂(g)＋ 4H₂O(g） ΔH ＝－1275.6 kJ／mol、
② 2CO (g)+ O₂(g)＝2CO₂(g） ΔH ＝－566.0 kJ／mol、③ H₂O(g)＝H₂O(l） ΔH＝－44.0 kJ／mol，则根据盖斯定律可知（①－②+③×4）÷2即得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式CH₃OH(l)+O₂(g)＝CO(g)+2H₂O(l）  ΔH ＝－442.8 kJ／mol。
Ⅱ．（1）放电时铁元素的化合价由+3价降低到+2价，得到电子，因此是正极，电极反应式为FePO₄+e^-+Li⁺＝LiFePO₄；
（2）硫酸铜和氯化钠的物质的量均是0.01mol，由于通过0.02mol电子，因此铜离子青海方，氯离子不足，即氯离子完全放电后溶液中的氢氧根离子又放电。所以电解过程可以看做是3个阶段，度÷第一阶段相当于是电解氯化铜，第二阶段是电解硫酸铜，所以阳极产生氯气是0.01mol÷2＝0.005mol，氧气是（0.02mol－0.01mol）÷4＝0.0025mol，则体积共计是（0.005mol+0.0025mol）×22.4L/mol＝0.168L。氧气是0.0025mol，则根据反应式2CuSO₄＋2H₂O2Cu＋2H₂SO₄＋O₂↑可知产生氢离子的物质的量是0.0025mol×4＝0.01mol，氢离子浓度是0.01mol÷1L＝0.01mol/L，则pH＝2。