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(2010?顺义区一模)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
②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566kJ/mol
则反应CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O (l) 的△H=
-890.3KJ/mol
-890.3KJ/mol

(2)将两个石墨电极插人KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,构成甲烷燃料电池.通入CH4的一极,其电极反应式是:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;通入O2的一极,其电极反应式是
O2+4e_+2H2O=4OH-
O2+4e_+2H2O=4OH-

(3)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:
2Cl-+2H2O
 通电 
.
 
H2↑+Cl2↑+2OH-
2Cl-+2H2O
 通电 
.
 
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(不考虑气体的溶解).停止通电,假设反应前后溶液体积不变,则所得溶液的pH=
13
13

(4)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),得到如下三组数据:
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所
需时间/min
H2O CO CO2 CO
1 650 2 4 1.6 2.4 5
2 900 1 2 0.4 1.6 3
3 900 a b c d t
①实验1中以υ(H2) 表示的反应速率为
0.16mol?(L?min)-1
0.16mol?(L?min)-1

②实验2中的平衡常数是
0.17
0.17
 (计算结果保留两位小数).
③该反应的正反应为
(填“吸”或“放”)热反应.
④若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),则a、b应满足的关系是
b=2a>l(或a>0.5,b=2a;或b>1,b=2a)
b=2a>l(或a>0.5,b=2a;或b>1,b=2a)
 (用含a、b的数学式表示).
分析:(1)根据盖斯定律来计算化学反应的焓变;
(2)燃料电池中,正极上是氧气得电子的反应;
(3)根据电解池的工作原理和电极方程式来计算;
(4)①利用化学反应速率的计算公式计算;
②根据平衡常数的表达式进行计算;
③利用转化率与消耗量和起始量的关系计算并判断反应热;
④从等效平衡的角度分析.
解答:解:(1)根据题意得CH4(g)+
3
2
O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H1=-607.3KJ/mol①,CO (g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ/mol②,
根据盖斯定律,①+②可得反应CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O (l) 的△H=-607.3KJ/mol+(-283kJ/mol)=-890.3KJ/mol,故答案为:-890.3KJ/mol;   
(2)燃料电池中,正极上是氧气得电子的反应,当以KOH溶液为电解质时,氧气得电子的反应为:O2+4e_+2H2O=4OH-,故答案为:O2+4e_+2H2O=4OH-
(3)用石墨做电极电解饱和食盐水的电极反应为:2Cl-+2H2O
 通电 
.
 
H2↑+Cl2↑+2OH-,当两极共收集到标准状况下的气体1.12L(0.05mol)时,
则生成氢氧化钠的物质的量是0.05mol,所以COH-=
0.05mol
0.5L
=0.1mol/L,所以PH=13,故答案为:2Cl-+2H2O
 通电 
.
 
H2↑+Cl2↑+2OH-;13;
(4)①v(CO2)=
1.6mol
2L
5min
=0.16mol/(L?min)=v(H2),故答案为:0.16mol?(L?min)-1
 ②验2和实验3反应温度相等,则反应的平衡常数相等,可根据实验2计算平衡常数,
         H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)
初始 0.5mol/L    1mol/L              0       0
转化 0.2mol/L   0.2mol/l         0.2mol/l    0.2mol/l
平衡 0.3mol/L   0.8mol/L         0.2mol/l    0.2mol/l 
K=
0.2×0.2
0.3×0.8
=0.17,故答案为:0.17;
③实验1中CO的转化率为
4mol-2.4mol
4mol
×100%=40%,实验2中CO的转化率为
2mol-1.6mol
2mol
×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,该反应放热,故答案为:放;
④若实验3要达到与实验2等效的平衡状态,则所加入物质的物质的量之比等于初始原料的配比数,即b=2a,因t<3min,说明反应速率增大,反应物浓度增大,所以有b>1,
故答案为:b=2a>l (或a>0.5,b=2a;或b>1,b=2a).
点评:本题考查化学平衡和化学反应速率等知识,做题时注意把握影响平衡移动的因素以及平衡常数的有关计算,此为化学平衡常考查问题.
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