Question

近年来，碳和碳的化合物在生产生活实际中应用广泛．
（1）甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活．
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
则反应CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）的△H=______．
（2）若用石墨做电极电解500ml饱和食盐水，写出电解反应的离子方程式为：______ H₂↑+Cl₂↑+2OH^-

Answer 1

【答案】分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）电解饱和食盐水阳极是氯离子失电子生成氯气，阴极是氢离子得到电子生成氢气；依据电解原理分析，书写电池反应，依据生成的气体体积．计算氢氧根离子浓度，结合离子积常数计算氢离子浓度计算溶液pH；
（3）依据沉淀溶解平衡的溶度积常数计算；
（4）①依据反应速率是利用单位时间物质浓度的变化计算得到；
②依据平衡三段式列式计算物质平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到；
③第二组温度比第一组高，反应物物质的量比第一组减半，但是平衡时H₂的物质的量比第一组的一半少，表明该反应为放热反应；依据图表数据列式计算平衡浓度，结合化学平衡常数概念计算；
④依据起始量相同达到相同平衡状态分析计算得到．
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
依据盖斯定律计算，①+②得到，2CH₄（g）+4O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1780.6KJ/mol；
热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3 kJ?mol^-1；
故答案为：-890.3 kJ?mol^-1；
（2）电解饱和食盐水阳极是氯离子失电子生成氯气，阴极是氢离子得到电子生成氢气，反应的离子方程式为：2Cl^-+2H₂O H₂↑+Cl₂↑+2OH^-； 电解一段时间后两极共收集到标准状况下的气体1.12L，物质的量为0.05mol，依据离子方程式计算得到生成氢氧根离子物质的量为0.05mol，c（OH^-）==0.1mol/L；氢离子浓度为10^-13mol/L，pH=13，
故答案为：2Cl^-+2H₂O H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；13；
（3）当溶液的pH=8时，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，
故答案为：2.2×10^-8；
（4）①实验1中  CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
起始量（mol/L） 2        1        0       0
变化量（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） 表示的反应速率==0.16mol/L?min，
故答案为：0.16 mol/（L?min）；
②实验2条件下平衡常数，需要列式计算平衡浓度；
          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
K===0.17，
故答案为：0.17；
③实验1中CO的转化率为×100%=40%，实验2中CO的转化率为×100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应放热，
故答案为：放；
④反应前后气体体积不变，达到相同平衡状态满足起始量之比相同即b=2a，故答案为：b=2a．
点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算，电解池原理和计算应用，沉淀溶解平衡的溶度积常数计算，化学平衡三段式计算，反应速率、平衡常数概念计算应用，题目难度中等．