Question

I．“低碳循環”引起各國的高度重視，而如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發利用CO₂，引起了全世界的普遍重視。所以“低碳經濟”正成為科學家研究的主要課題：
(1)將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中,進行反應：
CO（g）＋H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g），得到如下二組數據：

實驗組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1．6	2．4	6
2	900	2	1	0．4	1．6	3

 
①實驗1中以v （CO₂）表示的反應速率為                （保留兩位小數，下同）。
②該反應為      （填“吸”或“放”）熱反應，實驗2條件下平衡常數K=         。
(2)已知在常溫常壓下：
① 2CH₃OH(l）＋ 3O₂(g）＝ 2CO₂(g）＋ 4H₂O(g） ΔH ＝ －1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O₂(g）＝ 2CO₂(g）                  ΔH ＝ －566.0 kJ／mol
③ H₂O(g）＝ H₂O(l）                          ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式：                     。
II．(1)海水中鋰元素儲量非常豐富，從海水中提取鋰的研究極具潛力。鋰是制造化學電源的重要原料。如LiFePO₄電池某電極的工作原理如下圖所示：

該電池的電解質為能傳導Li⁺的固體材料。放電時該電極是電池的    極（填“正”或“負”），該電極反應式為         。
(2)用此電池電解含有0.1 mol/L CuSO₄和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL，假如電路中轉移了0.02 mole^－，且電解池的電極均為惰性電極，陽極產生的氣體在標準狀況下的體積是       L，將電解后的溶液加水稀釋至1L，此時溶液的pH＝           。

Answer 1

Ⅰ．（1）①0.13mol/(L·min）(2分）  ②放(1分）   0.17(2分）
（2）CH₃OH(l)+O₂(g)＝CO(g)+2H₂O(l）  ΔH ＝－442.8 kJ／mol (2分)
Ⅱ．（1）正(1分）       FePO₄+e^-+Li⁺＝LiFePO₄ (2分）  （2）0.168(2分）   2(2分)

解析試題分析：Ⅰ．（1）①由表格數據和反應的化學方程式可知可知，氫氣的物質的量與CO₂的物質的量是相等的，則二氧化碳的濃度變化為1.6mol÷2L＝0.8mol/L，則v=0.8mol/L÷6min＝0.13mol/(L·min)；
②溫度升高，氫氣的含量減少，則升高溫度平衡逆向移動，正反應為放熱反應；
H₂O（g）+CO（g）CO₂（g）+H₂（g）
初始濃度   0.5mol/L   1mol/L       0          0
轉化濃度  0.2mol/L   0.2mol/l     0.2mol/l  0.2mol/l
平衡濃度 0.3mol/L  0.8mol/L     0.2mol/l  0.2mol/l
則K==0.17
(2)已知在常溫常壓下：① 2CH₃OH(l)＋3O₂(g)＝2CO₂(g)＋ 4H₂O(g） ΔH ＝－1275.6 kJ／mol、
② 2CO (g)+ O₂(g)＝2CO₂(g） ΔH ＝－566.0 kJ／mol、③ H₂O(g)＝H₂O(l） ΔH＝－44.0 kJ／mol，則根據蓋斯定律可知（①－②+③×4）÷2即得到甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式CH₃OH(l)+O₂(g)＝CO(g)+2H₂O(l）  ΔH ＝－442.8 kJ／mol。
Ⅱ．（1）放電時鐵元素的化合價由+3價降低到+2價，得到電子，因此是正極，電極反應式為FePO₄+e^-+Li⁺＝LiFePO₄；
（2）硫酸銅和氯化鈉的物質的量均是0.01mol，由于通過0.02mol電子，因此銅離子青海方，氯離子不足，即氯離子完全放電后溶液中的氫氧根離子又放電。所以電解過程可以看做是3個階段，度÷第一階段相當于是電解氯化銅，第二階段是電解硫酸銅，所以陽極產生氯氣是0.01mol÷2＝0.005mol，氧氣是（0.02mol－0.01mol）÷4＝0.0025mol，則體積共計是（0.005mol+0.0025mol）×22.4L/mol＝0.168L。氧氣是0.0025mol，則根據反應式2CuSO₄＋2H₂O2Cu＋2H₂SO₄＋O₂↑可知產生氫離子的物質的量是0.0025mol×4＝0.01mol，氫離子濃度是0.01mol÷1L＝0.01mol/L，則pH＝2。
考點：考查可逆反應的有關計算、蓋斯定律應用以及電解原理的有關判斷