Question

目前，“低碳經(jīng)濟(jì)”備受關(guān)注，CO₂的產(chǎn)生及有效開(kāi)發(fā)利用成為科學(xué)家研究的重要課題．
（1）向濃CaCl₂溶液中通入NH₃和CO₂，可以制得納米級(jí)碳酸鈣（粒子直徑在1?10nm之間）．①向濃CaCl₂溶液中通人NH₃和CO₂氣體制納米級(jí)碳酸鈣時(shí)，應(yīng)先通入NH₃，后通 入C0₂．制備納米級(jí)碳酸鈣的離子方程式為

 

②判斷產(chǎn)品中是否含有納米級(jí)碳酸鈣的實(shí)驗(yàn)方法為

 

．
（2）-定條件下，C（s）和H₂O（g）反應(yīng)，能生成C0₂（g）和H₂（g）．將C（s）和H₂0（g）分別 加入甲、乙兩個(gè)密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：C（s）+2H₂0（g）?C0₂（g）+2H₂（g），其相關(guān)數(shù) 據(jù)如下表所示：

容器	容積/L	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
			C（s）	H2O（g）	H2（g）
甲	2	T1	2	4	3.2	8
乙	1	T2	1	2	1.2	3

①T₁℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

②乙容器中，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到1.5min時(shí)，H₂O（g）的物質(zhì)的量濃度

 

 （填選項(xiàng)字母）．
A．=0.8mol/L    B．=1.4mol/L    C．＜1.4mol/L    D．＞1.4mol/L
③丙容器的容積為1L，T₂℃時(shí)，起始充入a mol CO₂和b mol H₂（g），反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得CO₂的轉(zhuǎn)化率大于H₂的轉(zhuǎn)化率，則

a

b

的值需滿足的條件為

 

；
④丁容器的容積為1L，T₁℃時(shí)，按下列配比充入C（s）、H₂O（g）、CO₂（g）和H₂（g），達(dá)到平衡時(shí)各氣體的體積分?jǐn)?shù)與甲容器完全相同的是

 

（填選項(xiàng)字母）．
A.0.6mol、1.0mol、0.5mol、1.0mol
B.0.6mol、2.0mol、O mol、O mol
C.1.0mol、2.0mol、1.0mol、2.0mol
D.0.25mol、0.5mol、0.75mol、1.5mol
（3）CO₂在一定條件下可轉(zhuǎn)化為甲醚（CH₃OCH₃）．用甲醚燃料電池做電源，用惰性電極電 解飽和K₂SO₄溶液可制取H₂SO₄和KOH，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示
①甲醚燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為

 

②A口導(dǎo)出的物質(zhì)為

 

 （填化學(xué)式）．
③若燃料電池通入CH₃OCH₃（g）的速率為0.1mol?min^-1，2min時(shí)，理論上C 口收集 到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)電源新型電池,等效平衡,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①二氧化碳、氨氣和氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣膠體與氯化銨；
②鑒別膠體的常用方法為丁達(dá)爾效應(yīng)；
（2）①利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，再根據(jù)平衡常數(shù)k=

c(CO2)?c2(H2)

c2(H2O)

計(jì)算；
②隨反應(yīng)進(jìn)行，物質(zhì)的濃度降低，反應(yīng)速率較短，故前1.5min水的濃度變化量大于后1.5min水的濃度變化量，據(jù)此解答；
③若CO₂與H₂的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比1：2，則二者轉(zhuǎn)化率相等，CO₂的轉(zhuǎn)化率大于H₂的轉(zhuǎn)化率，則CO₂與H₂的物質(zhì)的量之比小于1：2；
④反應(yīng)前后氣體的體積發(fā)生變化，恒溫恒容下，改變初始各組分的物質(zhì)的量，平衡時(shí)各氣體的體積分?jǐn)?shù)與甲容器完全相同，則為完全等效平衡，起始時(shí)固體的量碳的量減小會(huì)影響參加反應(yīng)水的物質(zhì)的量，故按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊，起始濃度相等，故滿足c（H₂O）=

4mol

2L

=2mol/L，且n（C）：n（H₂O）≥1：2；
（3）①甲醚發(fā)生氧化反應(yīng)，在負(fù)極失去電子，由裝置圖可知，生成二氧化碳，根據(jù)守恒可知，同時(shí)生成氫離子；
②電解池左側(cè)電極連接原電池的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)反應(yīng)，水（氫氧根）在正極放電，結(jié)合離子交換膜可知，有生成硫酸生成與氧氣生成；
③電解池右側(cè)電極連接右側(cè)負(fù)極，氫離子在正極放電，結(jié)合離子交換膜可知，有氫氣、KOH生成，C口收集的氣體為氫氣，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算氫氣的體積．

解答： 解：（1）①濃CaCl₂溶液中通入NH₃和CO₂，可以制得納米級(jí)碳酸鈣，離子反應(yīng)方程式為Ca ²⁺+CO₂+2NH₃+H₂O═CaCO₃↓+2NH₄⁺，
故答案為：Ca ²⁺+CO₂+2NH₃+H₂O═CaCO₃↓+2NH₄⁺；
②納米級(jí)碳酸鈣具有膠體的性質(zhì)，而鑒別膠體的常用方法為丁達(dá)爾效應(yīng)，所以要判斷產(chǎn)品中是否含有納米級(jí)碳酸鈣的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方法為丁達(dá)爾效應(yīng)，
故答案為：丁達(dá)爾效應(yīng)；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為3.2mol，則：
          C（s）+2H₂0（g）?C0₂（g）+2H₂（g）
開(kāi)始（mol）：2      4        0        0
轉(zhuǎn)化（mol）：1.6    3.2      1.6      3.2
平衡（mol）：0.4    0.8      1.6      3.2
平衡常數(shù)k=

c(CO2)?c2(H2)

c2(H2O)

=

1.6 2 ×( 3.2 2 )2

( 0.8 2 )2

=12.8，
故答案為：12.8；
②3min內(nèi)水的濃度變化量=氫氣的濃度變化量=

1.2mol

1L

=0.6mol/L，隨反應(yīng)進(jìn)行，物質(zhì)的濃度降低，反應(yīng)速率較短，故前1.5min水的濃度變化量大于后1.5min水的濃度變化量，故反應(yīng)進(jìn)行到1.5min時(shí)，H₂O（g）的物質(zhì)的量濃度小于

2mol

1L

-0.6mol/L=1.4mol/L，
故答案為：C；
③若CO₂與H₂的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比1：2，則二者轉(zhuǎn)化率相等，CO₂的轉(zhuǎn)化率大于H₂的轉(zhuǎn)化率，則CO₂與H₂的物質(zhì)的量之比小于1：2，即

a

b

＜1：2，
故答案為：

a

b

＜1：2；
④反應(yīng)前后氣體的體積發(fā)生變化，恒溫恒容下，改變初始各組分的物質(zhì)的量，平衡時(shí)各氣體的體積分?jǐn)?shù)與甲容器完全相同，則為完全等效平衡，起始時(shí)固體的量碳的量減小會(huì)影響參加反應(yīng)水的物質(zhì)的量，按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊，起始濃度相等，故滿足c（H₂O）=

4mol

2L

=2mol/L，且n（C）：n（H₂O）≥1：2，
A．按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊，CO₂與H₂恰好轉(zhuǎn)化，則c（H₂O）=

1mol+1mol

1L

=2mol/L，n（C）：n（H₂O）=（0.6mol+0.5mol）：（1mol+1mol）=1.1：2≥1：2，故A正確；
B．c（H₂O）=

1mol+1mol

1L

=2mol/L，n（C）：n（H₂O）=0.6mol：2mol=0.6：2＜1：2，故B錯(cuò)誤；
C．按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊，CO₂與H₂恰好轉(zhuǎn)化，則c（H₂O）=

2mol+2mol

1L

=4mol/L≠2mol/L，故C錯(cuò)誤；
D．按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊，CO₂與H₂恰好轉(zhuǎn)化，則c（H₂O）=

0.5mol+1.5mol

1L

=2mol/L，n（C）：n（H₂O）=（0.2mol+0.75mol）：（0.5mol+1.5mol）=1：2，故D正確，
故答案為：AD；
（3）①甲醚發(fā)生氧化反應(yīng)，在負(fù)極失去電子，由裝置圖可知，生成二氧化碳，根據(jù)守恒可知，同時(shí)生成氫離子，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺，
故答案為：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺；
②電解池左側(cè)電極連接原電池的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)反應(yīng)，水（氫氧根）在正極放電，結(jié)合離子交換膜可知，有生成硫酸生成與氧氣生成，由圖可知左側(cè)A口導(dǎo)出的物質(zhì)為液體，應(yīng)是H₂SO₄，
故答案為：H₂SO₄；
③電解池右側(cè)電極連接右側(cè)負(fù)極，氫離子在正極放電，結(jié)合離子交換膜可知，有氫氣、KOH生成，C口收集的氣體為氫氣，反應(yīng)的甲醚為0.1mol?min^-1×2min=0.2mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成氫氣的物質(zhì)的量=

0.2mol×2×[4-(-2)]

2

=1.2mol，故生成氫氣的體積=1.2mol×22.4L/mol=26.88L，
故答案為：26.88L．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合性較強(qiáng)，涉及膠體制備與性質(zhì)、平衡常數(shù)計(jì)算、化學(xué)平衡、等效平衡、電化學(xué)等，（2）中④為易錯(cuò)點(diǎn)，學(xué)生容易考慮固體不影響平衡移動(dòng)，忽略起始時(shí)固體的量碳的量減小會(huì)影響參加反應(yīng)水的物質(zhì)的量，難度較大．