Question

（1）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入体积2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g），得到如下两组数据：

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)表示的平均反应速率为        （第二位小数）。
②该反应为      （填“吸热”或“放热”）反应。
③求实验2的平常常数K，要求写出计算过程，结果取二位小数。
（2）已知在常温常压下：

写出甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学方程式                         。
（3）甲醇和氧气完全燃烧的反应可以设计为燃料电池，装置如图，该电池通过K₂CO₃溶液吸收反应生的CO₂。则负极的电极反应为              。

（4）CaCO₃的K_SP=2.8×10^¯9。将等体积CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^¯4mol/L，则生成沉淀所需该CaCl₂溶液的最小浓度为        。

Answer 1

（16分）
（1） ①0.13mol/(L·min)   (3分)     ②放热    (2分)      
③               CO（g）＋H₂O（g）     CO₂（g）＋H₂（g）
起始浓度（mol/L）  1       0.5                 0        0
变化浓度（mol/L）  0.2     0.2                  0.2       0.2
平衡浓度（mol/L）  0.8     0.3                  0.2       0.2
所以，K=（0.2×0.2）/（0.8×0.3）= 0.17  (4分，三行式2分，表达式1分，答案1分)
（2）CH₃OH(l)  +  O₂(g) =" CO(g)" +  2H₂O(l)  （2分）ΔH=－442.8 kJ∕mol  (1分)
（3）CH₃OH － 6e^－  + 7CO₃^2－+ 2H₂O= 8HCO₃^－  (2分)
（4）5.6×10^－5mo1/L （2分）

试题分析：（1）①由于v=△c/△t=△n/(V?△t)，生成物的起始量为0，则可先求v(H₂)=1.6mol÷2L÷6min=0.4/3mol/(L?min)，根据化学方程式中系数之比等于速率之比，则v(CO₂)= v(H₂)= 0.4/3mol/(L?min)≈0.13mol/(L?min)；②③根据表中数据，实验1中：
CO（g）+H₂O（g）     CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度（mol/L）  2        1                0        0
变化浓度（mol/L）  0.8      0.8               0.8       0.8
平衡浓度（mol/L）  1.2      0.2               0.8       0.8
所以650℃时该反应的K=（0.8×0.8）/（1.2×0.2）= 8/3≈2.7 
实验2中：
CO（g）+H₂O（g）     CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度（mol/L）  1        0.5               0        0
变化浓度（mol/L）  0.2       0.2              0.2       0.2
平衡浓度（mol/L）  0.8       0.3              0.2       0.2
所以900℃时该反应的K=（0.2×0.2）/（0.8×0.3）= 0.17 
2.7>0.17，说明升高温度时K减小，前者导致平衡向吸热反应方向移动，后者说明平衡向逆反应方向移动，则逆反应是吸热反应，因此推断正反应是放热反应；（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳，为了约去二氧化碳，观察已知热化学方程式可知，（①—②）/2可得：CH₃OH(l)+O₂(g)=CO(g)+2H₂O(l)  △H=－442.8 kJ∕mol；（3）依题意可知，负极的主要反应物和产物是甲醇和碳酸氢根离子，则CH₃OH→HCO₃^－；甲醇中碳为—2价，则碳元素化合价升高总数为6，根据电子守恒可得：CH₃OH—6e^－→HCO₃^－；根据电荷守恒，用CO₃^2－使左右电荷守恒，则CH₃OH － 6e^－  + 7CO₃^2－→8HCO₃^－；根据氢、氧原子个数守恒，则负极反应式为CH₃OH － 6e^－  + 7CO₃^2－+ 2H₂O= 8HCO₃^－；（4）设所需氯化钙溶液的最小浓度为xmol/L，根据稀释定律可知，等体积混合后氯化钙的浓度变为x/2mol/L，而碳酸钠溶液的浓度变为2×10^¯4mol/L /2=10^¯4mol/L，则c(Ca²⁺)= x/2mol/L，c(CO₃^2－)= 10^¯4mol/L，由于CaCO₃(s)Ca²⁺+CO₃^2－，则K_sp(CaCO₃)=c(Ca²⁺)?c(CO₃^2－)，所以x/2×10^¯4=2.8×10^¯9，则x=5.6×10^－5。