Question

16．据《湖南日报》报道．今年冬天，一旦出现大气严重污染的天气，长沙市有可能建议政府机关、企事业单位根据实际情况实行员工休假或弹性工作作制．大气中含有的CO、氮氧化物、SO₂、烟尘等污染物是导致雾霾天气的原因之一，化学反应原理是减少和控制雾霾天气的理论依据，
（1）CO₂经常用氢氧比钠溶液来吸收．现有0.4 molCO₂，若用200mL、3 mol/L NaOH溶液将其完全吸收，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
（2 ）CO可制作燃料电池．以KOH溶液作电解质溶液．向两极分別充人CO和空气，工作过程中，负极反应式为CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O
（3）工业上常选择Fe³⁺或酸性离锰酸钾溶液来处理SO₂，请写出Fe和SO₂反应的离子方程式2Fe³⁺+SO₂+2H₂ O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；若将一定量的空气缓慢通人足量的酸性高锰酸钾溶液中，再滴加足量的Ba（OH）₂溶液后，过滤、洗涤、烘干．称量沉淀的质量，由此算出的空气中的SO₂，含量结果偏高（填“偏高”“偏低”或“不影响），理由是高锰酸钾溶液是用硫酸酸化的，含硫酸根
（4）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质．其K_sP=2.8×10^-9，CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合•若Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为5.6×10^-5mol/L．
（5）已知在常温常压下：
①CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（g）△=-359，8 kJ•mol^-1
②2CO（g）+O（g）═2CO（g）△H=-556kJ•mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0 kJ．mol^-1
写出体现甲醇燃烧热的热化学方程式CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）根据二氧化碳和氢氧化钠之间反应量的关系：按照1：1反应，产物是碳酸氢钠，按照1：2反应，产物是碳酸钠来分析回答；
（2）碱性条件下CO在负极放电生成CO₃^2-；
（3）催化剂的特点，恢复原来状态，Fe³⁺→Fe²⁺；高锰酸钾溶液是利用硫酸酸化的，据此解答即可；
（4）Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=1×10^-4mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）计算沉淀时混合溶液中c（Ca²⁺），原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍；
（5）根据盖斯定律，由已知热化学方程式构造目标热化学方程式．

解答 解：（1）根据二氧化碳和氢氧化钠之间反应量的关系：按照1：1反应，产物是碳酸氢钠，按照1：2反应，产物是碳酸钠，0.4molCO₂和200mL 3mol/L NaOH溶液混合，二者的物质的量之比是2：3，所的溶液是碳酸钠和碳酸氢钠的混合物；混合物显碱性c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根离子水解程度大与碳酸氢根离子的水解程度，所以c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-），即c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案为：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）原电池中，负极上CO失电子和氢氧根离子反应生成CO₃^2-，所以电极反应式为：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，故答案为：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O；
（3）根据催化剂的特点，另一个反应一定有Fe³⁺→Fe²⁺，反应方程式为 2Fe³⁺+SO₂+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，由于高锰酸钾溶液是由硫酸酸化的，故利用氢氧化钡与吸收过二氧化硫的高锰酸钾溶液反应会导致测定的二氧化硫的含量偏高，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂ O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；偏高；高锰酸钾溶液是用硫酸酸化的，含硫酸根；
（4）Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=$\frac{1}{2}$×2×10^-4mol/L=1×10^-4mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=$\frac{2.8×1{0}^{-9}}{1×1{0}^{-4}}$mol/L=2.8×10^-5mol/L，原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为2×2.8×10^-5mol/L=5.6×10^-5mol/L，
故答案为：5.6×10^-5mol/L；
（5）已知：①CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（g）；△H=-359.8kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）；△H=-556.0kJ•mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）；△H=-44.0kJ•mol^-1
根据盖斯定律：①+$\frac{1}{2}$×②+2×③得CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8 kJ•mol^-1，
故答案为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8 kJ•mol^-1．

点评 本题考查了盐的水解，溶度积常数的有关计算，热化学方程式和盖斯定律的计算应用，原电池的应用等，涉及的知识点较多，题目难度中等，注意是对反应原理的应用的考查．