Question

【題目】甲醇是一種易揮發(fā)的液體，它是一種重要的化工原料，也是一種清潔能源。

（1）已知：①CO(g) + 2H2(g) CH3OH(l) ΔH＝－128.1 kJ·mol－1

②2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

③H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1

④2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1

寫(xiě)出表示CH3OH燃燒熱的熱化學(xué)方程式：________________________________。

（2）不同溫度下，將1.0 molCH4和2.4molH2O（g）通入容積為10 L的恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)： CH4(g)+ H2O(g) CO(g) + 3H2(g)，測(cè)得體系中H2O的體積百分含量隨著時(shí)間的變化情況如下圖所示：

①T1____T2（填“＞”“＜”或“=”，下同），其對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K1____K2。

②溫度T2下，從反應(yīng)開(kāi)始到2min時(shí)，ν（H2O）=___________。

③T1溫度時(shí)，若已知到達(dá)平衡是H2O(g)的體積百分含量為40％，則該溫度下上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____________。（保留兩位小數(shù)點(diǎn)）

（3）科學(xué)家用氮化鎵組成如圖所示的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地以CO2和H2O為原料合成了CH4。銅電極表面的電極反應(yīng)式為__________________________。

（4）已知CO可與I2O5反應(yīng)：5 CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)。將甲醇不完全燃燒產(chǎn)生的500mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體用足量的I2O5處理后，將所得的I2準(zhǔn)確地配成100mL碘的酒精溶液。再取25.00mL該溶液加入淀粉溶液作指示劑后用0.0100mol·L－1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL（氣體樣品中其它成分與I2O5不反應(yīng)；2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6）。

①滴定終點(diǎn)時(shí)溶液顏色變化為____________________________。

②氣體樣品中CO的體積分?jǐn)?shù)為________________。

Answer 1

【答案】 CH3OH（l）+ 3/2O2（g）= CO2（g）+H2O（l）ΔH＝－726.5 kJ·mol－1 ＜ ＜ 0.04mol·L－1·min－1 0.04 CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O 藍(lán)色褪為無(wú)色 8.96%

【解析】試題分析：本題考查蓋斯定律的應(yīng)用，圖像分析，化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，氧化還原反應(yīng)的滴定實(shí)驗(yàn)。

（1）應(yīng)用蓋斯定律，將②+④-①得，CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=（-571.6kJ/mol）+（-566.0kJ/mol）-（-128.1kJ/mol）=-726.5kJ/mol，CH3OH燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=-726.5kJ/mol。

（2）①根據(jù)圖示，T2時(shí)達(dá)到平衡所需時(shí)間小于T1時(shí)，其他條件相同時(shí)升高溫度反應(yīng)速率加快，則T1T2。T2平衡時(shí)體系中H2O（g）的體積百分含量小于T1時(shí)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K1K2。

②根據(jù)圖像，溫度T2下，2min時(shí)體系中H2O（g）的體積百分含量為32%，設(shè)從開(kāi)始到2min時(shí)轉(zhuǎn)化H2O（g）物質(zhì)的量濃度為x，用三段式

CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）

c（起始）（mol/L） 0.1 0.24 0 0

c（轉(zhuǎn)化）（mol/L） x x x 3x

c（2min末）（mol/L）0.1-x 0.24-x x 3x

=32%，解得x=0.08mol/L，從反應(yīng)開(kāi)始到2min時(shí)υ（H2O）==0.04mol/（L·min）。

③T1溫度時(shí)，設(shè)從開(kāi)始到平衡轉(zhuǎn)化CH4物質(zhì)的量濃度為y，用三段式

CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）

c（起始）（mol/L） 0.1 0.24 0 0

c（轉(zhuǎn)化）（mol/L） y y y 3y

c（平衡）（mol/L） 0.1-y 0.24-y y 3y

平衡時(shí)H2O（g）的體積百分含量為40%，則=40%，解得y=0.058mol/L，平衡時(shí)CH4、H2O（g）、CO、H2物質(zhì)的量濃度依次為0.042mol/L、0.182mol/L、0.058mol/L、0.174mol/L，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K===0.04。

（3）根據(jù)圖示在Cu電極表面CO2得到電子被還原成CH4，1molCO2得到8mol電子被還原成1molCH4，Cu電極表面的電極反應(yīng)式為CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O。

（4）①碘的酒精溶液中加入淀粉溶液，溶液變藍(lán)，用Na2S2O3滴定到終點(diǎn)，I2被完全消耗，滴定終時(shí)溶液顏色的變化為：藍(lán)色褪為無(wú)色。

②根據(jù)方程式5CO（g）+I2O5（s）5CO2（g）+I2（s）和2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6，寫(xiě)出關(guān)系式5CO~I2~2Na2S2O3，500mL氣體樣品中含CO物質(zhì)的量為0.0100mol/L0.02L=0.002mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下V（CO）=0.002mol22.4L/mol=0.0448L=44.8mL，氣體樣品中CO的體積分?jǐn)?shù)為100%=8.96%。