Question

1．請(qǐng)你利用所學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)解決下列問題：
（1）若已知兩個(gè)反應(yīng)：
①C（s）+2H₂（g）=CH₄（g）△H₁=a kJ•mol^-1；
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H₂=b kJ•mol^-1；
則2CH₄（g）+O₂（g）=2CO（g）+4H₂（g）△H=2（b-a）kJ•mmol^-1（用含a、b的式子表示）；
（2）堿性鎂錳干電池是新開發(fā)的一種干電池，比普通鋅錳干電池具有更加優(yōu)越的性能，具有較大應(yīng)用前景，其工作時(shí)總反應(yīng)為：Mg+2MnO₂+H₂O=Mg（OH）₂+Mn₂O₃；則工作時(shí)，正極發(fā)生還原反應(yīng)（填反應(yīng)類型），寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式：Mg+2OH^--2e^-=Mg（OH）₂；
（3）在一定溫度下1L的密閉容器放入足量草酸鈣（固體所占體積忽略不計(jì)）發(fā)生反應(yīng)：CaC₂O₄（s）═CaO（s）+CO（g）+CO₂（g），若前5min 內(nèi)生成CaO的質(zhì)量為11.2g，則該段時(shí)間內(nèi)v（CO）=0.04mol•L^-1•min^-1；若某時(shí)刻達(dá)到平衡時(shí)c（CO₂）=c；t₀時(shí)刻，將容器體積縮小為原來的一半并固定不變，在t₁時(shí)刻再次達(dá)到平衡，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出t₀以后此體系中CO₂的濃度隨時(shí)間變化的圖象；
（4）某溫度下數(shù)據(jù)：草酸（H₂C₂O₄）的K₁=5.4×10^-2，K₂=5.4×10^-5；醋酸的K=1.75×10^-5；碳酸的 K₁=4.2×10^-7，K₂=4.5×10^-11；K_sp（CaC₂O₄）=5.0×10^-9；K_sp（CaCO₃）=2.5×10^-9
①用醋酸溶液鑒別CaC₂O₄和CaCO₃兩種白色固體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是一種固體溶解同時(shí)產(chǎn)生氣泡逸出，另一種固體無現(xiàn)象；
②向0.6mol/L的Na₂CO₃溶液中加入足量 CaC₂O₄粉末后（忽略溶液體積變化），充分?jǐn)嚢瑁�發(fā)生反應(yīng)：CO₃^2-（aq）+CaC₂O₄（s）?CaCO₃（s）+C₂O₄^2-（aq），靜置后沉淀轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡，求此時(shí)溶液中的c（C₂O₄^2-）（不考慮其他諸如水解之類副反應(yīng)，寫出計(jì)算過程）．

Answer 1

分析 （1）由蓋斯定律可知，②×2-①×2得2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）以此計(jì)算△H；
（2）正極是MnO₂得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Mn₂O₃，負(fù)極鎂失電子生成的鎂離子和氫氧根結(jié)合生成氫氧化鎂沉淀；
（3）前5min 內(nèi)生成CaO的質(zhì)量為11.2g，n（CO）=n（CaO）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，則v（CO）=$\frac{0.2mol}{1L•5min}$=0.04mol•L^-1•min^-1；溫度不變，平衡常數(shù)不變，t₀時(shí)刻，將容器體積縮小為原來的一半并固定不變，c（CO₂）=2c，在t₁時(shí)刻再次達(dá)到平衡時(shí)，c（CO₂）=c，作圖即可；
（4）①醋酸的酸性大于碳酸的酸性，小于草酸的酸性，故醋酸與CaC₂O₄不反應(yīng)，與CaCO₃反應(yīng)有氣泡逸出；
②該反應(yīng)的K=$\frac{c（C{\;}_{2}{O}_{4}{\;}^{2-}）}{c（CO{\;}_{3}{\;}^{2-}）}$=$\frac{c（C{\;}_{2}O{\;}_{4}{\;}^{2-}）c（Ca{\;}^{2+}）}{c（CO{\;}_{3}{\;}^{2-}）c（Ca{\;}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（CaC{\;}_{2}O{\;}_{4}）}{Ksp（CaCO{\;}_{3}）}$=$\frac{5.0×10{\;}^{-9}}{2.5×10{\;}^{-9}}$=2.0，設(shè)c（CO₃^2-）轉(zhuǎn)化了x，則生成c（C₂O₄^2-）=x，剩余c（CO₃^2-）=（0.6-x），結(jié)合K的表達(dá)式計(jì)算．

解答 解：（1）①C（s）+2H₂（g）═CH₄（g）△H₁=a kJ•mol^-1；
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₂=b kJ•mol^-1；
依據(jù)蓋斯定律：②×2-①×2得2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）△H=2（b-a）kJ•mmol^-1；
故答案為：2（b-a）kJ•mmol^-1；
（2）正極是MnO₂得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Mn₂O₃，負(fù)極鎂失電子生成的鎂離子和氫氧根結(jié)合生成氫氧化鎂沉淀，Mg-2e^-+2OH^-=Mg（OH）₂，
故答案為：還原；Mg+2OH^--2e^-=Mg（OH）₂；
（3）前5min 內(nèi)生成CaO的質(zhì)量為11.2g，n（CO）=n（CaO）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，則v（CO）=$\frac{0.2mol}{1L•5min}$=0.04mol•L^-1•min^-1；溫度不變，平衡常數(shù)不變，t₀時(shí)刻，將容器體積縮小為原來的一半并固定不變，c（CO₂）=2c，在t₁時(shí)刻再次達(dá)到平衡時(shí)，c（CO₂）=c，作圖如下：，
故答案為：0.04mol•L^-1•min^-1；；
（4）①醋酸的酸性大于碳酸的酸性，小于草酸的酸性，故醋酸與CaC₂O₄不反應(yīng)，與CaCO₃反應(yīng)有氣泡逸出；
故答案為：一種固體溶解同時(shí)產(chǎn)生氣泡逸出，另一種固體無現(xiàn)象；
②該反應(yīng)的K=$\frac{c（C{\;}_{2}{O}_{4}{\;}^{2-}）}{c（CO{\;}_{3}{\;}^{2-}）}$=$\frac{c（C{\;}_{2}O{\;}_{4}{\;}^{2-}）c（Ca{\;}^{2+}）}{c（CO{\;}_{3}{\;}^{2-}）c（Ca{\;}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（CaC{\;}_{2}O{\;}_{4}）}{Ksp（CaCO{\;}_{3}）}$=$\frac{5.0×10{\;}^{-9}}{2.5×10{\;}^{-9}}$=2.0，
設(shè)c（CO₃^2-）轉(zhuǎn)化了x，則生成c（C₂O₄^2-）=x，剩余c（CO₃^2-）=（0.6-x），
可得方程：$\frac{x}{（0.6-x）}$=2.0，解得x=0.4 mol•L?¹；
答：此時(shí)溶液中的c（C₂O₄^2-）為0.4 mol•L?¹．

點(diǎn)評(píng) 本題考查蓋斯定律、原電池原理的應(yīng)用、弱酸的性質(zhì)等知識(shí)，綜合性較強(qiáng)，難度中等．