Question

（2013?泰安一模）研究碳及其化合物的性質(zhì)對促進(jìn)低碳社會的構(gòu)建具有重要意義．
（1）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng) CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下兩組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①實驗1中以CO₂表示的反應(yīng)速率為

0.13mol/（L?min）

（保留2位小數(shù)）；
②該反應(yīng)為

放熱

（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)；
③實驗2的平衡常數(shù)為

0.17

．
（2）已知在常溫常壓下：
2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1451.6kJ?mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ?mol^-1
寫出甲醇不完全燃燒生成CO和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式

CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ/mol

．
（3）甲醇對水質(zhì)會造成一定的污染，有一種電化學(xué)法可消除這種污染，實驗室用如圖裝置模擬該過程，其原理是：通電后，Co²⁺被氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化劑把甲醇氧化成CO₂而除去（Co³⁺的還原產(chǎn)物是CO²⁺）．
①寫出陽極電極反應(yīng)式

Co²⁺-e^-=Co³⁺

；
②寫出除去甲醇的離子方程式

6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺

．

Answer 1

分析：（1）①、由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，根據(jù)v=

△n V

△t

計算v（CO），再利用速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v（CO₂）；
②、第二組溫度比第一組高，反應(yīng)物物質(zhì)的量比第一組減半，但是平衡時CO₂的物質(zhì)的量比第一組的一半少，表明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
③、利用三段式計算平衡時，各組分的物質(zhì)的量，該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，故利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算平衡常數(shù)；
（2）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的計算；
（3））①通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co²⁺-e^-=Co³⁺；
②以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化，自身被還原為Co²⁺，結(jié)合原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H⁺，配平書寫為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺．

解答：解：（1）①、由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，v（CO）=

1.6mol 2L

6min

=

2

15

mol/（L?min），速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故v（CO₂）=v（CO）=

2

15

mol/（L?min）=0.13mol/（L?min），
故答案為：0.13mol/（L?min）；
②、實驗1中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%，實驗2中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=20%，則實驗1的轉(zhuǎn)化率大于實驗2，則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)放熱，
故答案為：放熱；
③、平衡時CO的物質(zhì)的量為1.6mol，則：
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
開始（mol）：2      1        0        0
變化（mol）：0.4    0.4      0.4      0.4
平衡（mol）：1.6    0.6      0.4      0.4
該反應(yīng)前后氣體體積不變，故利用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，故900℃時該反應(yīng)平衡常數(shù)k=

0.4×0.4

1.6×0.6

=0.17，
故答案為：0.17；
（2）已知：①2CH₃OH（1）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（1）△H=-1451.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①-②得2CH₃OH（1）+2O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（1），故△H=（-1451.6kJ/mol）-（-566.0kJ/mol）=
885.6kJ/mol，即CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ/mol；
（3）①、通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co²⁺-e^-=Co³⁺；
故答案為：Co²⁺-e^-=Co³⁺；
②、以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化，自身被還原為Co²⁺，結(jié)合原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H⁺，配平書寫離子方程式為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺；
故答案為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺．

點評：本題考查反應(yīng)速率的計算、化學(xué)平衡有關(guān)計算、熱化學(xué)方程式書寫、氧化還原反應(yīng)等，難度中等，注意對知識的理解與掌握，是對學(xué)生能力的考查．