Question

8．煤燃燒后的主要產(chǎn)物是CO、CO₂．

（1）已知：①C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.3KJ/mol
②C（s）+2H₂O（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=+90.0kJ/mol
③CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₃
△H₃=+41.3kJ/mol，在反應(yīng)①的體系中加入催化劑，△H_l不變（填“增大”“減小”或“不變”）．
（2）以CO2為原料可制備甲醇：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，向1L 的恒容密閉容器中充入1molCO₂（g）和3mol H₂（g），測(cè)得CO₂（g）和CH3OH（g）濃度隨時(shí)間的變化如圖1 所示．
①圖1中N表示的是CO₂（填化學(xué)式）；0～8min內(nèi)，以氫氣表示的平均反應(yīng)速率v（H₂）=0.28mol/（L•min）．
②在一定條件下，體系中CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與L和X的關(guān)系如圖2 所示，L和X分別表示溫度或壓強(qiáng)．X表示的物理量是壓強(qiáng)（填“溫度”或“壓強(qiáng)”），L_l ＜（填“＞”或“＜”） L₂．
（3）向一體積為20L的恒容密閉容器中通入1molCO₂發(fā)生反應(yīng)2CO₂（g）═2CO（g）+O₂（g），在不同溫度下各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)變化如圖3所示．1600℃時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，則此時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.0125．
（4）草酸鋅可應(yīng)用于有機(jī)合成、電子工業(yè)等．工業(yè)上制取ZnC₂O₄的原理如圖4所示（電解液不參加反應(yīng)），Zn電極是陽(yáng)（填“正”“負(fù)”“陰”或“陽(yáng)”）極．已知在Pb電極區(qū)得到ZnC₂O₄，則Pb電極上的電極反應(yīng)式為2CO₂+2e^-=C₂O₄^2-．

Answer 1

分析 （1）已知：①C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.3KJ/mol
②C（s）+2H₂O（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=+90.0kJ/mol
③CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₃
蓋斯定律計(jì)算①-②得到反應(yīng)③的熱化學(xué)方程式，催化劑降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡；
（2）①結(jié)合化學(xué)平衡三行計(jì)算列式計(jì)算，向1L 的恒容密閉容器中充入1molCO₂（g）和3mol H₂（g），測(cè)得CO₂（g）和CH₃OH（g）濃度隨時(shí)間的變化如圖1 所示，N起始量為1.00mol/L為二氧化碳，平衡后二氧化碳的為0.25mol/L，物質(zhì)的量為0.25mol，
                          CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol）     1               3                 0                  0
變化量（mol）  0.75            2.25             0.75              0.75
平衡量（mol）   0.25           0.75               0.75             0.75
反應(yīng)速率v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$；
②在一定條件下，體系中CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與L和X的關(guān)系如圖2 所示，L和X分別表示溫度或壓強(qiáng)，反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，利用平衡影響原理分析，升溫平衡想吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向進(jìn)行；
（3）圖象中1600°C減少的為二氧化碳，平衡體積分?jǐn)?shù)為40%，結(jié)合化學(xué)平衡三行計(jì)算列式計(jì)算得到；
（4）Zn在陽(yáng)極上失電子生成鋅離子，Pb電極上CO₂得電子生成C₂O₄^2-．

解答 解：（1）已知：①C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.3KJ/mol
②C（s）+2H₂O（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=+90.0kJ/mol
③CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₃
蓋斯定律計(jì)算①-②得到CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₃=+41.3kJ/mol，
在反應(yīng)①的體系中加入催化劑，催化劑改變化學(xué)反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，反應(yīng)的△H₁不變，
故答案為：+41.3；不變；
（2）①結(jié)合化學(xué)平衡三行計(jì)算列式計(jì)算，向1L 的恒容密閉容器中充入1molCO₂（g）和3mol H₂（g），測(cè)得CO₂（g）和CH₃OH（g）濃度隨時(shí)間的變化如圖1 所示，N起始量為1.00mol/L為二氧化碳，平衡后二氧化碳的為0.25mol/L，物質(zhì)的量為0.25mol，
                          CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol）     1               3                 0                  0
變化量（mol）  0.75            2.25             0.75              0.75
平衡量（mol）   0.25           0.75               0.75             0.75
反應(yīng)速率v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{2.25mol}{1L}}{8min}$=0.28mol/（L•min）；
故答案為：CO₂；0.28；
②在一定條件下，體系中CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與L和X的關(guān)系如圖2 所示，L和X分別表示溫度或壓強(qiáng)，反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，利用平衡影響原理分析，升溫平衡想吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向進(jìn)行，圖象可知X增大CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率（α），說(shuō)明平衡正向進(jìn)行則X為增大壓強(qiáng)，L為溫度變化，溫度升高平衡逆向進(jìn)行，二氧化碳轉(zhuǎn)化率越大，溫度越低，則L₁＜L₂，
故答案為：壓強(qiáng)；＜；
（3））向一體積為20L的恒容密閉容器中通入1molCO₂發(fā)生反應(yīng)2CO₂（g）═2CO（g）+O₂（g），在不同溫度下各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)變化如圖3所示．圖象中1600°C減少的為二氧化碳，平衡體積分?jǐn)?shù)為40%，1600℃時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，
設(shè)二氧化碳消耗濃度為x，
                             2CO₂（g）═2CO（g）+O₂（g）
起始量（mol/L）    0.05               0              0
變化量（mol/L）    x                   x              0.5x
平衡量（mol/L）  0.05-x             x                0.5x
$\frac{0.05-x}{0.05-x+x+0.5x}$=40%
x=0.025mol/L
平衡常數(shù)K=$\frac{0.025×0.5×0.02{5}^{2}}{（0.05-0.025）^{2}}$=0.0125，
故答案為：0.0125；
（4）利用電化學(xué)還原CO₂制取ZnC₂O₄，則Zn失電子，所以Zn在陽(yáng)極上失電子生成鋅離子，即鋅與正極相連為陽(yáng)極；Pb電極上CO₂得電子生成C₂O₄^2-，則其電極反應(yīng)為：2CO₂+2e^-=C₂O₄^2-；
故答案為：陽(yáng)；2CO₂+2e^-=C₂O₄^2-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律的計(jì)算、反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、電解原理的應(yīng)用等，題目綜合性較強(qiáng)，題目難度中等，試題側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，注意把握有關(guān)計(jì)算方法以及電解原理．