Question

開發(fā)新能源，使用清潔燃料，可以達(dá)到提高能效、減少污染的目的．
（1）由C、H、O三種元素中的兩種和三種分別組成的燃料物質(zhì)甲和乙，其分子中均有氧，且1個(gè)乙分子中含有18個(gè)電子，則甲和乙分別是

 

．
乙是一種清潔燃料，工業(yè)上可用甲和氫氣反應(yīng)制得：
①T₁溫度時(shí)，在體積為2L的密閉容器中充入2mol甲和6mol H₂，反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得c（甲）=0.2mol/L，則乙在平衡時(shí)的物質(zhì)的量是

 

mol．
②升高溫度到T₂時(shí)，反應(yīng)的達(dá)到平衡后，下列措施可以提高甲的轉(zhuǎn)化率的是

 

．（填字母）
A．加入2mol甲     B．充入氮?dú)?nbsp;    C．分離出乙     D．將容器體積縮減一半
（2）甲烷也是一種清潔燃料，但不完全燃燒時(shí)熱效率降低并會(huì)產(chǎn)生有毒氣體造成污染．已知：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
則甲烷不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時(shí)的熱化學(xué)方程式為：

 

．
（3）甲烷燃料電池可以提升能量利用率．如圖是利用甲烷燃料電池電解50mL 2mol/L的氯化銅溶液的裝置示意圖．

請回答下列問題：
①甲烷燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式是：

 

．
②當(dāng)線路中有0.1mol電子通過時(shí)，

 

（填“a”或“b”）極增重

 

g．
（4）碳酸鍶廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)．以天青石（主要成分為SrSO₄）為基本原料制備碳酸鍶．（已知：
K_sp（SrSO₄）=3.2×10^-7，K_sp（SrCO₃）=1.1×10^-10．）
①將天青石礦粉與Na₂CO₃溶液攪拌混勻、加熱，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為：SrSO₄+CO₃^2-=SrCO₃+SO₄^2-
②當(dāng)轉(zhuǎn)化完成時(shí)，混合液中c（CO₃^2-）=1.0×10^-3mol/L，c（SO₄^2-）=

 

mol/L．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡的影響因素,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：

分析：（1）由C、H、O三種元素中的兩種和三種分別組成的燃料物質(zhì)甲和乙，1個(gè)乙分子中含有18個(gè)電子，則乙分子中含有1個(gè)C原子、1個(gè)O原子，則含有H原子數(shù)目為18-6-8=4，故乙為CH₃OH，分子中均有氧，故甲為CO；
①、發(fā)生反應(yīng)CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），應(yīng)達(dá)到平衡后，測得c（甲）=0.2mol/L，則平衡時(shí)n（甲）=2L×0.2mol/L=0.4mol，據(jù)此根據(jù)三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分物質(zhì)的量，據(jù)此解答；
②、提高甲的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)改變條件使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)．計(jì)算T₁溫度時(shí)平衡常數(shù)，與T₂溫度的平衡常數(shù)相比判斷該反應(yīng)的反應(yīng)熱，判斷溫度對反應(yīng)的影響，注意不能只增大甲的濃度；
（2）根據(jù)蓋斯定律書寫甲烷不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時(shí)的熱化學(xué)方程式；
（3）①、原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲烷在負(fù)極通入，酸性條件下，發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂、H⁺；
②、B為電解池，銅離子發(fā)生還原反應(yīng)，在陰極析出，該極連接原電池的負(fù)極，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子計(jì)算生成Cu的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算生成Cu的質(zhì)量；
（4）②當(dāng)轉(zhuǎn)化完成時(shí)，根據(jù)Ksp（SrCO₃）計(jì)算c（Sr²⁺），再根據(jù)Ksp（SrSO₄）計(jì)算c（SO₄^2-）．

解答： 解：（1）由C、H、O三種元素中的兩種和三種分別組成的燃料物質(zhì)甲和乙，1個(gè)乙分子中含有18個(gè)電子，則乙分子中含有1個(gè)C原子、1個(gè)O原子，則含有H原子數(shù)目為18-6-8=4，故乙為CH₃OH，分子中均有氧，故甲為CO，
故答案為：CO、CH₃OH；
①、發(fā)生反應(yīng)CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），應(yīng)達(dá)到平衡后，測得c（甲）=0.2mol/L，則平衡時(shí)n（甲）=2L×0.2mol/L=0.4mol，則：
          CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），
開始（mol）：2          6        0
變化（mol）：1.6        3.2      1.6
平衡（mol）：0.4        2.8      1.6
乙在平衡時(shí)的物質(zhì)的量是1.6mol，故答案為：1.6；
②、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
A．加入2mol甲，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但甲的轉(zhuǎn)化率降低，故A錯(cuò)誤；
B．充入氮?dú)�，反�?yīng)混合物各組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)，甲的轉(zhuǎn)化率不變，故B錯(cuò)誤；
C．分離出乙，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，甲的轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．將容器體積縮減一半，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，甲的轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；
故答案為：CD；
（2）已知：①、CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ?mol^-1；
②、2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ?mol^-1，
利用蓋斯定律，①×2-②可得：2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）；△H=-1214.6kJ?mol ^-1
故答案為：2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）；△H=-1214.6kJ?mol ^-1；
（3）①、原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲烷在負(fù)極通入，酸性條件下，發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂、H⁺，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺，
故答案為：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺；
②、B為電解池，銅離子發(fā)生還原反應(yīng)，在陰極析出，該極連接原電池的負(fù)極，故在b電極析出Cu，b電極的質(zhì)量增重，轉(zhuǎn)移0.1mol電子，析出銅的物質(zhì)的量為

0.1mol

2

=0.05mol，故析出銅的質(zhì)量為0.05mol×64g/mol=3.2g，
故答案為：b；3.2．
（4）②Ksp（SrSO₄）=3.2×10^-7，Ksp（SrCO₃）=1.1×10^-10，當(dāng)轉(zhuǎn)化完成時(shí)，混合液中c（CO₃^2-）=1.0×10^-3mol/L，
所以c（Sr²⁺）=

1.1×10 -10

1.0×10 -3

=1.1×10^-7mol/L，c（SO₄^2-）=

3.2×10 -7

1.1×10 -7

=2.91mol/L，
故答案為：2.91．

點(diǎn)評：本題考查較為綜合，涉及物質(zhì)推斷、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)、電化學(xué)以及蓋斯定律的應(yīng)用等，題目難度中等，注意體會(huì)蓋斯定律的應(yīng)用，（3）中可以利用總反應(yīng)式減正極反應(yīng)式書寫負(fù)極反應(yīng)式．