Question

I．工業(yè)上有一種用C0₂來生產甲醇燃料的方法：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂（g）△H=-49.0kj?mol^-1
將6mol CO₂和8mol H₂充入2L的密閉容器中，測得H₂的物質的量隨時間變化如圖1所示（實線）．圖中數據a（1，6）表示：在1min時H₂的物質的量是6mol．
（1）a點正反應速率

 

（填“大于”“等于”或“小于”）逆反應速率．其化學平衡常數K=

 

．
（2）下列時間段平均反應速率最大的是

 

．
A．O～1min    B．1～3min    C．3～8min    D．8～11min
（3）僅改變某一實驗條件再進行兩次實驗測得H₂的物質的量隨時間變化如圖1中虛線所示．曲線I對應的實驗條件改變是

 

，曲線Ⅱ對應的實驗條件改變是

 

，體積不變再充入3molCO₂和4mol H₂，H₂O（g）的體積分數

 

（填“增大”“不變”或“減小”）．
Ⅱ．某實驗小組欲探究 反應速率與溫度的關系，現有1mol/L的KI溶液、0.1mol/L的H₂S0₄溶液、淀粉溶液，則實驗時這幾種試劑的加入順序為：KI溶液、

 

、

 

；反應的離子方程式為

 

．
Ⅲ．粗鎳樣品中含Fe、Zn、Ag、Cu等四種金屬雜質，為獲得高純度的鎳，某興趣小組同學擬用鉛蓄電池為電源，粗鎳及石墨為電極，電解硝酸鎳溶液對粗鎳進行提純．
（1）電解結束后，在陽極附近的沉淀物中，主要的金屬單質為

 

 （填化學式）．
（2）若按圖2所示連接對鉛蓄電池進行充電．充電一段時間后．則在A電極上生成

 

（填化學式）．B電極上的電極反應式為

 

；充電完畢．鉛蓄電池的正極是

 

極（填“A”或“B”）．
（3）如用甲烷燃料電池為電源，在25℃、101kPa時，若CH₄在氧氣中直接燃燒生成1mol水蒸氣放熱401kJ，而l g水蒸氣轉化成液態(tài)水放熱2.445kJ，則CH₄的燃燒熱為

 

kJ?mol^-1 （取整數）．

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,反應速率的定量表示方法,電解原理

專題：

分析：I．（1）a點反應正向進行，未達到平衡狀態(tài)；由圖可知，8min時，反應到達平衡，平衡時氫氣的物質的量為2mol，根據三段式計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數表達式計算；
（2）濃度越大反應速率越快；
（3）曲線I反應速率增大，但轉化的氫氣的物質的量少，應是升高溫度，因該反應放熱，升高溫度平衡逆向移動；
曲線Ⅱ反應速率增大，轉化的氫氣的物質的量多，平衡正向移動，應是增大壓強；
體積不變再充入3molCO₂和4mol H₂，容器內壓強增大，平衡與原平衡相比較，應該正向移動；
II．KI與氧氣的反應為酸性條件，應該先加淀粉溶液，再加硫酸溶液；KI與氧氣、氫離子反應生成碘單質；
III（1）活潑性強的金屬在陽極失電子；
（2）裝置中是電解裝置，連接B為陽極應是失去電子發(fā)生氧化反應，A為陰極是得到電子發(fā)生還原反應，所以是鉛蓄電池的充電過程，兩極為電解硫酸鉛的反應，依據電解原理分析；
（3）CH₄在氧氣中直接燃燒生成1mol水蒸氣放熱401kJ，生成2mol水蒸氣放出802kJ熱量，據此寫出其熱化學反應方程式；1g水蒸氣轉化成液態(tài)水放熱2.444kJ，則H₂O（g）=H₂O（l）△H=-43.992kJ/mol，根據蓋斯定律計算其燃燒熱．

解答： 解：I．（1）a點反應正向進行，未達到平衡狀態(tài)，所以正反應速率大于逆反應速率；
由圖可知，8min時，反應到達平衡，平衡時氫氣的物質的量為2mol，參加反應的氫氣為8mol-2mol=6mol，氫氣的濃度變化量為

6mol

2L

=3mol/L，則：
               CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開始（mol/L）：3        4           0        0
變化（mol/L）：1        3           1        1
平衡（mol/L）：2        1           1        
故該溫度下平衡常數K=

1×1

2×13

=0.5，
故答案為：大于；0.5；
（2）濃度越大反應速率越快，開始時濃度最大，反應速率最快，隨著反應進行速率不斷減小，所以O～1min 內的平均反應速率最大；
故答案為：A；
（3）曲線I反應速率增大，但轉化的氫氣的物質的量少，應是升高溫度，因該反應放熱，升高溫度平衡逆向移動，不利于氫氣的轉化，故曲線I是升高溫度；
曲線Ⅱ反應速率增大，轉化的氫氣的物質的量多，因增大壓強平衡正向移動，故應是增大壓強；
體積不變再充入3molCO₂和4mol H₂，容器內壓強增大，平衡與原平衡相比較，應該正向移動，所以H₂O（g）的體積分數增大，
故答案為：升高溫度； 增大壓強；增大；
II．KI與氧氣的反應為酸性條件，應該先加淀粉溶液，再加硫酸溶液，若先加硫酸會生成碘單質再加淀粉溶液立刻變藍色，無法判斷溫度對反應的影響；KI與氧氣、氫離子反應生成碘單質，其4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O；
故答案為：淀粉溶液；H₂S0₄溶液；4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O；
III（1）含Fe、Zn、Ag、Cu等四種金屬雜質的粗鎳做陽極，Cu和Ag活潑性比鎳差電解過程中不失電子，以單質的形式沉降在電解池底部形成陽極泥，
故答案為：Ag、Cu；
（2）在完全放電耗盡PbO₂和Pb時，電極上析出的是PbSO₄，若按題右圖連接B為陽極應是失去電子發(fā)生氧化反應，A為陰極是得到電子發(fā)生還原反應，實質是電解反應，B電極上發(fā)生反應為：PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-，所以A電極上生成Pb，充電完畢，鉛蓄電池的正極發(fā)生還原反應，PbO₂發(fā)生還原反應，故鉛蓄電池的正極是B極．
故答案為：Pb；PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+SO₄^2-；B；
（3）CH₄在氧氣中直接燃燒生成1mol水蒸氣放熱401kJ，生成2mol水蒸氣放出802kJ熱量，
所以其熱化學反應方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802 kJ?mol^{-1 ①}；
1g水蒸氣轉化成液態(tài)水放熱2.444kJ，則2H₂O（g）═2H₂O（l）△H=-87.984kJ/mol②，
將方程式①+②得CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-890kJ/mol，
所以甲烷的燃燒熱為890.08kJ/mol，
故答案為：890．

點評：本題考查化學反應速率、化學平衡常數的計算、化學平衡圖象、電化學、反應熱的計算等，題目涉及的知識點較多，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力，題目難度中等，注意三段式在化學平衡計算中的應用．