Question

(20分)能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。(1) 在25℃、101 kPa时，16 g

(20分)能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。(1) 在25℃、101 kPa时，16 g CH 4 完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31 kJ，则CH 4 燃烧的热化学方程式为__________________________________________。(2) 已知：C(s)＋O 2 (g)===CO 2 (g)；Δ H ＝－437.3 kJ·mol －1 H 2 (g)＋O 2 (g)===H 2 O(g)；Δ H ＝－285.8 kJ·mol －1 CO(g)＋O 2 (g)===CO 2 (g)；Δ H ＝－283.0 kJ·mol －1 则煤气化反应C(s)＋H 2 O(g)===CO(g)＋H 2 (g) 的焓变Δ H ＝_____________。(3) 高炉炼铁是CO气体的重要用途之一，其基本反应为：FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO 2 (g) Δ H >0，已知在1100℃时，该反应的化学平衡常数 K =0.263。① 温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，此时平衡常数 K 值__________（填“增大”、“减小”或“不变”）；② 1100℃时测得高炉中， c (CO 2 )=0.025mol·L -1 ， c (CO)="0.1" mol·L -1 ，则在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态____________（填“是”或“否”），其判断依据是__________________________________________________________________。(4) 如下图所示组成闭合回路，其中，甲装置中CH 4 为负极，O 2 和CO 2 的混合气体为正极，稀土金属材料为电极，以熔融碳酸盐为电解质；乙装置中a、b为石墨，b极上有红色物质析出，CuSO 4 溶液的体积为200 mL。 ① 甲装置中气体A为 （填“CH 4 ”或“O 2 和CO 2 ”），d极上的电极反应式为_____________________________________。② 乙装置中a极上的电极反应式为__________________________________。若在a极产生112mL(标准状况)气体，则甲装置中消耗CH 4 ________ mL (标准状况)，乙装置中所得溶液的pH=__________。（忽略电解前后溶液体积变化）③ 如果乙中电极不变，将溶液换成饱和Na 2 SO 4 溶液，当阴极上有 a mol气体生成时，同时有 w g Na 2 SO 4 ·10H 2 O晶体析出，若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为__________________________(用含 w 、 a 的表达式表示，不必化简)。

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Answer 1

(1) CH 4 (g)+2O 2 (g)=CO 2 (g)+2H 2 O(l)  △H= －890.31kJ·mol -1   (2分) (2) +131.5 kJ·mol －1    (2分) (3)  ① 增大  (1分) ② 否 (1分)   因为Q c = c (CO 2 )/ c (CO)=0.25< K =0.263   (2分) (4)  ① CO 2  (2分)   O 2 +4e － +2CO 2 =2CO 3 2 －  (2分) ② 4OH － －4e － = O 2 ↑+2H 2 O  (2分)    56  (2分)        1  (2分) ③ ( w× 142/322)/( w+18a ) ×100%      (2分)

本题为化学反应与能量综合考查题。（1）为热化学方程式的书写，需要注意问题有反应与计量系数的对应关系，物质状态，吸热与放热等，可以写出CH 4 (g)+2O 2 (g)=CO 2 (g)+2H 2 O(l) △H= －890.31kJ·mol -1   ；（2）考查盖斯定律的应用。三个方程式依次编号为①②③，目标方程式等于①-②-③，故ΔH=-437.3-(-285.8)-(-283.0)=+131.5KJ/mol；（3）平衡常数只与温度有关，温度升高，平衡正向移动，故K增大，Q==0.25<K，故平衡平衡正向移动；（4）甲为燃料电池，乙为电解池，b有红色物质析出，发生Cu 2+ +2e - =Cu，为阴极，故A为负极，通入CH 4 ，d为正极电解质为熔融的碳酸盐，故有  O 2 +4e － +2CO 2 = CO；将CuSO 4 换成Na 2 SO 4 ；阳极产生O 2 ，阴极产生H 2 ，amol，故电解水为amol，18ag，原来为饱和溶液，电解后还是饱和溶液。将wgNa 2 SO 4 ·10H 2 O溶解在18ag水中同样为饱和溶液，故溶质的质量分数为×100%。