Question

（2010?順義區(qū)一模）近年來(lái)，碳和碳的化合物在生產(chǎn)生活實(shí)際中應(yīng)用廣泛．
（1）甲烷燃燒放出大量的熱，可作為能源用于人類的生產(chǎn)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
則反應(yīng)CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l） 的△H=

-890.3KJ/mol

．
（2）將兩個(gè)石墨電極插人KOH溶液中，向兩極分別通入CH₄和O₂，構(gòu)成甲烷燃料電池．通入CH₄的一極，其電極反應(yīng)式是：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；通入O₂的一極，其電極反應(yīng)式是

O₂+4e^_+2H₂O=4OH^-

．
（3）若用石墨做電極電解500ml飽和食鹽水，寫出電解反應(yīng)的離子方程式為：

2Cl^-+2H₂O

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-

；電解一段時(shí)間后兩極共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體1.12L（不考慮氣體的溶解）．停止通電，假設(shè)反應(yīng)前后溶液體積不變，則所得溶液的pH=

13

．
（4）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(jìn)行反應(yīng)
CO （g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所 需時(shí)間/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實(shí)驗(yàn)1中以υ（H₂） 表示的反應(yīng)速率為

0.16mol?（L?min）^-1

．
②實(shí)驗(yàn)2中的平衡常數(shù)是

0.17

 （計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）．
③該反應(yīng)的正反應(yīng)為

放

（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)．
④若實(shí)驗(yàn)3要達(dá)到與實(shí)驗(yàn)2相同的平衡狀態(tài)（即各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別相等），則a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是

b=2a＞l（或a＞0.5，b=2a；或b＞1，b=2a）

 （用含a、b的數(shù)學(xué)式表示）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來(lái)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（2）燃料電池中，正極上是氧氣得電子的反應(yīng)；
（3）根據(jù)電解池的工作原理和電極方程式來(lái)計(jì)算；
（4）①利用化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算公式計(jì)算；
②根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算；
③利用轉(zhuǎn)化率與消耗量和起始量的關(guān)系計(jì)算并判斷反應(yīng)熱；
④從等效平衡的角度分析．

解答：解：（1）根據(jù)題意得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，
根據(jù)蓋斯定律，①+②可得反應(yīng)CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l） 的△H=-607.3KJ/mol+（-283kJ/mol）=-890.3KJ/mol，故答案為：-890.3KJ/mol；   
（2）燃料電池中，正極上是氧氣得電子的反應(yīng)，當(dāng)以KOH溶液為電解質(zhì)時(shí)，氧氣得電子的反應(yīng)為：O₂+4e^_+2H₂O=4OH^-，故答案為：O₂+4e^_+2H₂O=4OH^-；
（3）用石墨做電極電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，當(dāng)兩極共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體1.12L（0.05mol）時(shí)，
則生成氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.05mol，所以C_OH-=

0.05mol

0.5L

=0.1mol/L，所以PH=13，故答案為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；13；
（4）①v（CO₂）=

1.6mol 2L

5min

=0.16mol/（L?min）=v（H₂），故答案為：0.16mol?（L?min）^-1；
 ②驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3反應(yīng)溫度相等，則反應(yīng)的平衡常數(shù)相等，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)2計(jì)算平衡常數(shù)，
         H₂O（g）+CO（g） CO₂（g）+H₂（g）
初始 0.5mol/L    1mol/L              0       0
轉(zhuǎn)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，故答案為：0.17；
③實(shí)驗(yàn)1中CO的轉(zhuǎn)化率為

4mol-2.4mol

4mol

×100%=40%，實(shí)驗(yàn)2中CO的轉(zhuǎn)化率為

2mol-1.6mol

2mol

×100%=20%，則實(shí)驗(yàn)1的轉(zhuǎn)化率大于實(shí)驗(yàn)2，
則說(shuō)明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)放熱，故答案為：放；
④若實(shí)驗(yàn)3要達(dá)到與實(shí)驗(yàn)2等效的平衡狀態(tài)，則所加入物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于初始原料的配比數(shù)，即b=2a，因t＜3min，說(shuō)明反應(yīng)速率增大，反應(yīng)物濃度增大，所以有b＞1，
故答案為：b=2a＞l （或a＞0.5，b=2a；或b＞1，b=2a）．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率等知識(shí)，做題時(shí)注意把握影響平衡移動(dòng)的因素以及平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算，此為化學(xué)平衡常考查問題．