Question

16．日本的核泄漏引起了人們對(duì)核能的恐慌，也加劇了人類對(duì)化石燃料的依賴，化石燃料特別是煤的使用不當(dāng)會(huì)加劇環(huán)境污染，工業(yè)上常把煤進(jìn)行汽化、液化處理，使煤變成清潔能源．煤的一種轉(zhuǎn)化流程圖如下：

（1）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，乙池的電解質(zhì)溶液的pH不變（填“增大、減小、不變”）；甲池中負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．
（2）已知在常溫常壓下：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1451.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ/mol．則甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H═-442.8kJ/mol
（3）C（s）和H₂O（g）在一定條件下反應(yīng)可得一H₂等清潔燃料．將不同量的C（s）和H₂O（g）分別加入到體積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），不同溫度下得到三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)平衡所需時(shí)間/min
		C	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	…	6
2	900	6	3	…	1.5	3
3	900	…	…	…	…	1

①實(shí)驗(yàn)2條件下平衡常數(shù)K=0.75；若實(shí)驗(yàn)2中分離出1mol H₂O（g），則H₂O（g）的轉(zhuǎn)化率將增大（填“增大、減小、不變”）
②若實(shí)驗(yàn)3起始時(shí)充入的是CO（g）和H₂（g），且達(dá)平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)2、3中CO的體積分?jǐn)?shù)相同，則起始時(shí)c（H₂）=1.5mol/L．

Answer 1

分析 （1）甲池為原電池，負(fù)極通入甲醇，發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性條件下生成碳酸根離子和水；
池為原電池，與電源正極相連的銅為陽極，銅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；鋅為陰極，銅離子得到電子反應(yīng)還原反應(yīng)，依此進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)蓋斯定律，由（①-②）÷2得出正確結(jié)論；
（3）①根據(jù)平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，結(jié)合平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積進(jìn)行計(jì)算；
減小壓強(qiáng)，平衡向著氣體體積增大的方向移動(dòng)，依此進(jìn)行判斷；
②根據(jù)等效平衡進(jìn)行判斷．恒容密閉容器，轉(zhuǎn)到一邊，實(shí)驗(yàn)2、3的起始投料量相等．

解答 解：（1）甲池為原電池，負(fù)極通入甲醇，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
乙池為原電池，與電源正極相連的銅為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cu-2e^-═Cu²⁺，鋅為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，故的電解質(zhì)溶液的pH不變，
故答案為：不變；CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O△H=-1451.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
由（①-②）÷2得，CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=$\frac{（-1451.6kJ/mol）-（-566kJ/mol）}{2}$=-442.8kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H═-442.8kJ/mol；
（3）①實(shí)驗(yàn)2中達(dá)到平衡時(shí)，c（CO）=c（H₂）=$\frac{1.5mol}{2L}$=0.75mol/L，c（H₂O）=$\frac{3mol-1.5mol}{2L}$=0.75mol/L，
K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.75×0.75}{0.75}$=0.75；
實(shí)驗(yàn)2中分離出1molH₂O（g），則體系壓強(qiáng)減小，平衡正向移動(dòng)，H₂O（g）的轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：0.75；增大；
（3）實(shí)驗(yàn)3起始時(shí)充入的是CO（g）和H₂（g），且達(dá)平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)2、3中CO的體積分?jǐn)?shù)相同，說明兩者為等效平衡，且為恒容密閉容器，故轉(zhuǎn)到一邊，實(shí)驗(yàn)2、3的起始投料量相等．實(shí)驗(yàn)2的起始投料為3molH₂O，全部轉(zhuǎn)到右邊，相當(dāng)于3molCO和3molH₂，故實(shí)驗(yàn)3起始時(shí)應(yīng)加入3molCO和3molH₂，故c（H₂）=$\frac{3mol}{2L}$=1.5mol/L，
故答案為：1.5mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及原電池和電解池的電極反應(yīng)式的書寫、蓋斯定律的應(yīng)用、平衡常數(shù)的計(jì)算、及等效平衡等知識(shí)，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，綜合性較強(qiáng)，難度較大．