Question

18．（1）某温度下，SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g），△H=-98kJ/mol．开始时在100L密闭容器中加入4.0molSO₂和10.0molO₂，当反应达到平衡时，共放出196KJ热量．该反应的平衡常数为K=$\frac{10}{3}$；
（2）已知：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-192.9kJ/mol；又知H₂O（l）=H₂O（g），△H=+44kJ/mol，则：2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）的△H=-561.8KJ/mol；
（3）有一种甲醇燃料电池，采用NaOH作电解质溶液，写出该电池负极反应式2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12 H₂O；
（4）常温时，BaSO₄的Ksp═1.08x10^-10，现将BaCl₂溶液与2.0×10^-3mol/l的Na₂SO₄溶液等体积混合．若要生成BaSO₄沉淀，BaCl₂溶液的最小浓度为2.16×10^-7mol/L．

Answer 1

分析 （1）利用三段式法计算平衡浓度，根据平衡常数表达式计算；
（2）CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9KJ/mol，②H₂O（l）=H₂O（g）△=44KJ/mol，
利用盖斯定律将①-②×2可得CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O，△H=（-192.9kJ/mol）-44KJ/mol×2=-280.9kJ/mol，
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，碱性条件下，甲醇燃烧生成碳酸根离子；
（4）计算混合后硫酸根的浓度，根据K_sp（BaSO₄）=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-）计算硫酸根沉淀时溶液中c（Ba²⁺），原氯化钡溶液为此时钡离子浓度的2倍，注意溶液混合后各种物质的浓度降为原来的一半．

解答 解：（1）由SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g）△H=-98kJ•mol^-1，
在100L的密闭容器中加入4.0mol SO₂（g）和10.0molO₂（g），当反应达到平衡时共放出热量196kJ，则消耗SO₂ 2mol，
SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g）
起始 4.0mol 10.0mol 0
转化：2mol 1.0mol 2.0mol
平衡：2.0mol 9.0mol 2.0mol
则平衡时：c（SO₂）=0.02mol/L，c（O₂）=0.09mol/L，c（SO₃）=0.02mol/L，
所以k=$\frac{c（S{O}_{3}）}{c（S{O}_{2}）\sqrt{{O}_{2}}}$=$\frac{10}{3}$，
故答案为：$\frac{10}{3}$；
（2）CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9KJ/mol，②H₂O（l）=H₂O（g）△=44KJ/mol，
利用盖斯定律将①-②×2可得CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O，△H=（-192.9kJ/mol）-44KJ/mol×2=-280.9kJ/mol，
则2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）的△H=-561.8KJ/mol，
故答案为：-561.8KJ/mol；
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，碱性条件下，甲醇在负极生成碳酸根离子，故a应该通入甲醇，其电极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；
（4）等体积混合后，c（SO₄^2-）=$\frac{1}{2}$×2.0×10^-3mol/L=1.0×10^-3mol/L，故BaSO₄沉淀所需Ba²⁺离子的最小浓度为c（Ba²⁺）=$\frac{1.08×1{0}^{-10}}{1{0}^{-3}}$mol/L=1.08×10^-7mol/L，故原BaCl₂溶液的浓度为2×1.08×10^-7mol/L=2.16×10^-7mol/L，
故答案为：2.16×10^-7mol/L．

点评 本题考查了化学平衡常数的计算、化学平衡的有关计算、平衡建立过程、原电池原理分析、沉淀溶解平衡的精髓应用等，综合性较强，注意细心思考，细心计算，题目难度中等．