Question

I．“低碳循環”引起各國的高度重視，而如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發利用CO2，引起了全世界的普遍重視。所以“低碳經濟”正成為科學家研究的主要課題：

(1)將不同量的CO（g）和H2O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中,進行反應：

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），得到如下二組數據：

實驗組	溫度℃	起始量/mol	平衡量/mol	達到平衡所需時間/min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1．6	2．4	6
2	900	2	1	0．4	1．6	3

 

①實驗1中以v （CO2）表示的反應速率為??????????????? （保留兩位小數，下同）。

②該反應為 ???? （填“吸”或“放”）熱反應，實驗2條件下平衡常數K=????????? 。

(2)已知在常溫常壓下：

① 2CH3OH(l）＋ 3O2(g）＝ 2CO2(g）＋ 4H2O(g）? ΔH ＝ －1275.6 kJ／mol

② 2CO (g)+ O2(g）＝ 2CO2(g）?????????????????? ΔH ＝ －566.0 kJ／mol

③ H2O(g）＝ H2O(l）?????????????????????????? ΔH ＝ －44.0 kJ／mol

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式：????????????????????? 。

II．(1)海水中鋰元素儲量非常豐富，從海水中提取鋰的研究極具潛力。鋰是制造化學電源的重要原料。如LiFePO4電池某電極的工作原理如下圖所示：

該電池的電解質為能傳導Li+的固體材料。放電時該電極是電池的???? 極（填“正”或“負”），該電極反應式為????????? 。

(2)用此電池電解含有0.1 mol/L CuSO4和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL，假如電路中轉移了0.02 mole－，且電解池的電極均為惰性電極，陽極產生的氣體在標準狀況下的體積是??????? L，將電解后的溶液加水稀釋至1L，此時溶液的pH＝??????????? 。

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ．（1）①0.13mol/(L·min）(2分）?? ②放(1分）?? 0.17(2分）

（2）CH3OH(l)+O2(g)＝CO(g)+2H2O(l）? ΔH ＝－442.8 kJ／mol (2分)

Ⅱ．（1）正(1分）?????? FePO4+e-+Li+＝LiFePO4 (2分）?? （2）0.168(2分）?? 2(2分)

【解析】

試題分析：Ⅰ．（1）①由表格數據和反應的化學方程式可知可知，氫氣的物質的量與CO2的物質的量是相等的，則二氧化碳的濃度變化為1.6mol÷2L＝0.8mol/L，則v=0.8mol/L÷6min＝0.13mol/(L·min)；

②溫度升高，氫氣的含量減少，則升高溫度平衡逆向移動，正反應為放熱反應；

?????????????? H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始濃度   0.5mol/L   1mol/L     ?? 0       ??  0

轉化濃度  0.2mol/L   0.2mol/l  ??? 0.2mol/l  0.2mol/l

平衡濃度  0.3mol/L  0.8mol/L  ??? 0.2mol/l  0.2mol/l

則K==0.17

(2)已知在常溫常壓下：① 2CH3OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋ 4H2O(g） ΔH ＝－1275.6 kJ／mol、

② 2CO (g)+ O2(g)＝2CO2(g） ΔH ＝－566.0 kJ／mol、③ H2O(g)＝H2O(l） ΔH＝－44.0 kJ／mol，則根據蓋斯定律可知（①－②+③×4）÷2即得到甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式CH3OH(l)+O2(g)＝CO(g)+2H2O(l）? ΔH ＝－442.8 kJ／mol。

Ⅱ．（1）放電時鐵元素的化合價由+3價降低到+2價，得到電子，因此是正極，電極反應式為FePO4+e-+Li+＝LiFePO4；

（2）硫酸銅和氯化鈉的物質的量均是0.01mol，由于通過0.02mol電子，因此銅離子青海方，氯離子不足，即氯離子完全放電后溶液中的氫氧根離子又放電。所以電解過程可以看做是3個階段，度÷第一階段相當于是電解氯化銅，第二階段是電解硫酸銅，所以陽極產生氯氣是0.01mol÷2＝0.005mol，氧氣是（0.02mol－0.01mol）÷4＝0.0025mol，則體積共計是（0.005mol+0.0025mol）×22.4L/mol＝0.168L。氧氣是0.0025mol，則根據反應式2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑可知產生氫離子的物質的量是0.0025mol×4＝0.01mol，氫離子濃度是0.01mol÷1L＝0.01mol/L，則pH＝2。

考點：考查可逆反應的有關計算、蓋斯定律應用以及電解原理的有關判斷