问题 问答题

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-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566kJ•mol-1

则反应CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)的△H=______.

(2)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:______,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=______.

(3)0.10mol/L硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)=______mol•L-1(Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20).

(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),得到如表三组数据:

实验组温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所

需时间/min

H2OCOCO2CO
1650241.62.45
2900120.41.63
3900abcdt
①实验1中以υ(H2)表示的反应速率为______.

②实验2中的平衡常数是______(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______(用含a、b的数学式表示).

答案

(1)①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)△H1=-1214.6kJ•mol-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566kJ•mol-1

依据盖斯定律计算,①+②得到,2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1780.6KJ/mol;

热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3 kJ•mol-1

故答案为:-890.3kJ•mol-1

(2)电解饱和食盐水阳极是氯离子失电子生成氯气,阴极是氢离子得到电子生成氢气,反应的离子方程式为: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,物质的量为0.05mol,依据离子方程式计算得到生成氢氧根离子物质的量为0.05mol,c(OH-)=
0.05mol
0.5L
=0.1mol/L;氢离子浓度为10-13mol/L,pH=13,

故答案为:2Cl-+2H2O

通电
.
H2↑+Cl2↑+2OH-;13;

(3)当溶液的pH=8时,c(H+)=10-8mol/L,c(OH-)=10-6mol/L,Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)×c2(OH-)=2.2×10-20,c(Cu2+)=2.2×10-8mol/L,

故答案为:2.2×10-8

(4)①实验1中 CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),

起始量(mol/L) 2 1 0 0

变化量(mol/L)0.80.8 0.8 0.8

平衡量(mol/L)1.20.20.8 0.8

以υ(H2) 表示的反应速率=

0.8mol/L
5min
=0.16mol/L•min,

故答案为:0.16mol/(L•min);

②实验2条件下平衡常数,需要列式计算平衡浓度;

H2O(g)+CO(g)⇌CO2(g)+H2(g)

初始浓度 0.5mol/L 1mol/L 0 0

转化浓度 0.2mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l 0.2mol/l

平衡浓度 0.3mol/L 0.8mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l

K=

c(CO2)c(H2)
c(H2O)c(CO)
=
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

1.6mol
4mol
×100%=40%,实验2中CO的转化率为
0.4mol
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,正反应放热,

故答案为:放;

④反应前后气体体积不变,达到相同平衡状态满足起始量之比相同即b=2a,故答案为:b=2a.

多项选择题
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