Question

【題目】將1.8g碳置于2.24L（標準狀況）O2中充分燃燒，至全部反應物耗盡，測得放出熱量30.65kJ，已知：C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=﹣393.0kJmol-1綜合上述信息，請寫出CO完全燃燒的熱化學方程式__________________________。

（2）光氣（COCl2）是一種重要的化工原料，用于農藥、醫藥、聚酯類材料的生產，工業上通過Cl2（g）+CO（g）COCl2（g）△H＜0制備。如圖1為某次模擬實驗研究過程中容積為1L的密閉容器內各物質的濃度隨時間變化的曲線（圖中Cl2的起始濃度為1.2mol/L，CO的起始濃度為1.0mol/L）。回答下列問題：

①若保持溫度不變，在第8min加入體系中的三種物質個1mol，則平衡____________移動（填“向反應正方向”、“向逆反應方向”或“不”）；

②若將初始投料濃度變為c（Cl2）=0.8mol/L、c（CO）=0.6mol/L、c（COCl2）=____________mol/L，保持反應溫度不變則最終達到化學平衡時，Cl2的體積分數與上述第6min時Cl2的體積分數相同；

③比較第8秒反應溫度T（8）與第15min反應溫度T（15）的高低：T（8） T（15）（填“＜”、“＞”、或“=”）

（3）將燃煤廢氣中的CO2轉化為二甲醚的反應原理為：

2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）

①已知一定條件下，該反應中CO2的平衡轉化率隨溫度、投料比 []的變化曲線如圖2：在其他條件不變時，請在圖3中畫出平衡時CH3OCH3的體積分數隨投料比[]變化的曲線圖：

（4）常溫下,將 a mol·L -1的醋酸 與 b mol·L -1 Ba(OH)2 溶液等體積混合,充分反應后,溶液中存在 2c(Ba 2+)=c(CH3COO-)，則混合溶液中醋酸的電離常數 Ka=______________(含a和b的代數式表示)

Answer 1

【答案】（1）2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）△H=﹣566kJmol﹣1。（2分）

（2）①向正反應方向（2分）②0.4（2分）③＜（2分）

（3）①（0點開始1分，3這點最高1分）

②CH3OCH3-12e-+16OH-＝2CO32-+11H2O（2分）（4）（2分）

【解析】

試題分析：（1）1.8g碳的物質的量是1.8g÷12g/mol＝0.15mol，2.24L（標準狀況）O2的物質的量是0.1mol，二者充分燃燒，至全部反應物耗盡，設生成CO和CO2的物質的量分別是xmol和ymol，則x＋y＝0.15、x＋2y＝0.2，解得x＝0.1，y＝0.05。已知：C(s)+O2(g)CO2 (g) △H=－393.0 kJ·mol—1，所以如果完全轉化為二氧化碳放出的熱量是0.15mol×393.0kJ/mol＝58.95kJ。由于測得放出熱量30.65 kJ，這說明生成0.1molCO繼續燃燒可以放出的熱量是58.95kJ－30.65kJ＝28.3kJ，1molCO完全燃燒放出的熱量是283kJ，則熱化學方程式為2CO (g)+O2(g) =2CO2 (g) ΔH＝－566kJ·mol－1。

（2）①若保持溫度不變，在第8 min 加入體系中的三種物質各1 mol，則相當于是增大壓強，平衡向正反應方向移動；

②保持反應溫度不變，則最終達到化學平衡時，Cl2的體積分數與上述第6 min時Cl2的體積分數相同，說明是等效平衡，則在溫度和容積不變的條件下要滿足投料比與最初的相同。設光氣的濃度是xmol/L，則根據根據方程式可知相當于是起始物質的濃度為氯氣：0.8+x，CO：0.6+x，所以有，解得x＝0.4。

③根據圖像可知第8min時反應物濃度大于第15min時反應物濃度，而生成物濃度小于第15min時反應物濃度，這說明平衡常數減小。由于正方應是放熱反應，則改變的條件是升高溫度，所以第8 min反應溫度T(8)小于第15 min反應溫度T(15)。

（3）由方程式可知，投料比為3時，兩者的轉化率相同，二甲醚的體積分數最大，因此平衡時CH3OCH3的體積分數隨投料比[n(H2) / n(CO2)]變化的曲線圖可表示為

②二甲醚酸性介質燃料電池的負極應該通入二甲醚，發生失去電子的氧化反應，則電極反應式為CH3OCH3－12e－+3H2O＝2CO2↑+12H＋。

（4）反應平衡時，2c（Ba2+）＝c（CH3COO-）＝bmol/L，據電荷守恒，溶液中c（H+）＝c（OH-）＝10-7mol/L，溶液中醋酸的濃度是（0.5a－b）mol/L，則醋酸電離平衡常數K＝＝×10－7。