有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径。发展“碳一化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料，经“碳一化学”途

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有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径。发展“碳一化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料，经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程：

（1）该过程中产生的的CO可继续与水蒸气发生可逆反应得到CO₂和H₂，此反应的平衡常数表达式K＝_____________。
（2）CH₃OH（l）气化时吸收的热量为27kJ／mol，CH₃OH（g）的燃烧热为677kJ／mol，请写出CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式_____________。
（3）“催化还原”反应制乙二醇原理如下： CH₃OOC—COOCH₃（g）＋4H₂（g）

HOCH₂－CH₂OH（g）＋2CH₃OH（g） △H＝－34kJ／mol
为探究实际生产的最佳条件，某科研小组进行了多方面研究。如图表示乙二醇达到平衡时的产率随原料投料比[n（氢气）／n（草酸二甲酯）]和压强的变化关系，其中三条曲线分别表示体系压强为1.5MPa、2．5MPa、3．5MPa的情况，则曲线丙对应的压强是P（丙）＝_____________。

（4）草酸二甲酯水解产物草酸（H₂C₂O₄）为二元中强酸①草酸氢钾溶液中存在如下平衡： H₂O

H^＋＋OH^－、HC₂O₄^-

H^＋＋C₂O₄^2-和____________。
②向0．1mol／L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性，此时溶液中各粒子浓度关系正确的是__________（填序号）。

A．c（K^＋）＋c（Na^＋）＝c（HC₂O₄^-）＋c（C₂O₄^2-）

B．c（K^＋）＝c（HC₂O₄^-）＋c（H₂C₂O₄）＋c（C₂O₄^2-）

C．c（Na^＋）＝c（H₂C₂O₄）＋c（C₂O₄^2-）

D．c（K^＋）＞c（Na^＋）

（5）以甲醇为原料，使用酸性电解质构成燃料电池，该燃料电池的负极反应式为_____________；若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇，向外界提供相等电量，则每代替3.2g甲醇，所需标准状况下的甲烷的体积为____________L。

答案

（1）

（2）CH₃OH（l）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l） ΔH=--650KJ/mol
（3）1. 5Mpa;
（4） ①HC₂O₄^-+H₂O=H₂C₂O₄+OH^-. ② B D
（5） CH₃OH+ H₂O-6e^-= CO₂+6H⁺。1.68

解析

试题分析：（1）CO和水蒸汽反应的化学方程式为：CO（g）+H₂O（g）

CO₂（g）+H₂（g）。化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各生成物浓度幂指数的乘积与个反应物浓度幂指数乘积的比。因此根据平衡常数的定义可得该反应的化学平衡常数的表达式为：

。（2）燃烧热是1mol的物质完全燃烧产生稳定的氧化物时所放出的热量。则CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为CH₃OH（l）+ 3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l） ΔH="--650KJ/mol" （3）由制取乙二醇的想方程式CH₃OOC—COOCH₃（g）＋4H₂（g）

HOCH₂－CH₂OH（g）＋2CH₃OH（g） △H＝－34kJ／mol 可以看出：在相同的投料比时，压强越大，化学反应速率越快，达到平衡所需要的时间就越短。因为丙对应的反应达到平衡所需要的时间最长，所以应该是压强最小的1.5MPa的情况。（4）草酸（H₂C₂O₄）为二元中强酸，所以草酸氢钾是强碱弱酸盐。在其溶液中存在的弱电解质的电离平衡H₂O

H^＋＋OH^－、HC₂O₄^-

H^＋＋C₂O₄^2-及弱酸根离子的水解平衡：HC₂O₄^-+H₂O

H₂C₂O₄+OH^-。②A.任何溶液都存在着电荷守恒。所以有关系：c（K^＋）＋c（Na^＋）+c（H⁺）＝c（HC₂O₄^-）＋2c（C₂O₄^2-）+c（OH^-）.因为溶液呈中性，所以c（H⁺）＝c（OH^-）。两式相减可得：c（K^＋）＋c（Na^＋）＝c（HC₂O₄^-）＋2c（C₂O₄^2-）.错误。B.根据物料守恒可得c（K^＋）＝c（HC₂O₄^-）（始）= c（HC₂O₄^-）＋c（H₂C₂O₄）＋c（C₂O₄^2-）。正确。C. 根据A可知c（K^＋）＋c（Na^＋）＝c（HC₂O₄^-）＋2c（C₂O₄^2-）.而c（K^＋）＝c（HC₂O₄^-）（始）= c（HC₂O₄^-）＋c（H₂C₂O₄）＋c（C₂O₄^2-），所以c（Na^＋）＝c（C₂O₄^2-） —c（H₂C₂O₄）.错误。KHC₂O₄电离使溶液显酸性，c（K^＋）＝c（HC₂O₄^-）（始），c（Na^＋）= c（HC₂O₄^-）（电离）。但是弱酸根离子HC₂O₄^-电离程度是很微弱的，c（HC₂O₄^-）（始）> c（HC₂O₄^-）（电离）。所以c（K^＋）>c（Na^＋）。正确。因此选项为B、D。（5）以甲醇为原料，使用酸性电解质构成燃料电池，该燃料电池的负极为甲醇，电极反应式为CH₃OH+ H₂O-6e^-= CO₂+6H⁺，发生氧化反应；正极为O₂，电极反应式为O₂+ 4e^-+ 4H⁺=2H₂O.n（CH₃OH）=3.2g÷32g/mol=0.1mol.所以根据电极反应式可知电子转移0.6mol，而每mol的甲烷在反应时转移电子8mol，因此需要消耗甲烷的物质的量为0.6mol÷8="0.075mol." 故所需标准状况下的甲烷的体积为0.075mol×22.4L/mol=1.68L.

举一反三

Ⅰ已知在常温常压下：①2CH₃OH(l)+3O₂(g)═2CO₂(g)+4H₂O(g) △H=^_1275．6kJ•mol^-1
②H₂O(l)═H₂O(g) △H=+44．0kJ•mol^-1写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式：。
Ⅱ．甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：
CH₃OH(g) + H₂O(g)

CO₂(g) + 3H₂(g) ；△H>0
（1）一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入1molCH₃OH(g)和3molH₂O(g)，20s后，测得混合气体的压强是反应前的1．2倍，则用甲醇表示该反应的速率为　　    　。
（2）判断⑴中可逆反应达到平衡状态的依据是（填序号）　           　。
①v_正(CH₃OH) = 3v_逆(H₂)　 ②混合气体的密度不变　 ③混合气体的平均相对分子质量不变      ④CH₃OH、H₂O、CO₂、H₂的浓度都不再发生变化    ⑤CO₂和H₂的浓度之比为1:3
（3）图中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1molCH₃OH(g)和2molH₂O(g)，向B容器中充入1．2molCH₃OH(g) 和2．4molH₂O(g)，两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为aL，反应达到平衡时容器B的体积为1．5aL，容器B中CH₃OH转化率为　　　　　；维持其他条件不变，若打开K一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为　　　　 L（连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响）。

Ⅲ．如图甲、乙是电化学实验装置。请回答下列问题：

（1）若两池中均盛放CuSO₄溶液
①甲池中石墨棒上的电极反应式为____________________．
②如果起始时乙池盛有200mL CuSO₄溶液，电解一段时间后溶液蓝色变浅，若要使溶液恢复到电解前的状态，需要向溶液中加入0．8g CuO，则其电解后的pH为（忽略溶液体积的变化）。
（2）若甲池中盛放饱和NaCl溶液，则甲池中石墨棒上的电极反应式为__________________．

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开发使用清洁能源，发展“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。
（1）甲烷水蒸气转化法制H₂的主要转化反应如下：
CH₄(g) + H₂O(g)

CO(g) + 3H₂(g) △H=+206．2 kJ·mol^－¹
CH₄(g) + 2H₂O(g)

CO₂(g) + 4H₂(g) △H=+165．0 kJ·mol^－¹
上述反应所得原料气中的CO能使合成氨的催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO₂，同时可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是。
（2）生产甲醇的原料CO和H₂来源于：CH₄(g) + H₂O(g)

CO(g) + 3H₂(g) ΔH>0
①一定条件下CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则A、B、C三点处对应平衡常数（K_A、K_B、K_C）的大小关系为___________。(填“<”、“>”、“="”" )；

②100℃时，将1 mol CH₄和2 mol H₂O通入容积为1 L的定容密封容器中，发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是__________
a．容器内气体密度恒定
b．单位时间内消耗0．1 mol CH₄同时生成0．3 mol H₂
c．容器的压强恒定
d．3v正(CH₄) = v逆(H₂)
（3）25℃时，在20mL0．1mol/L氢氟酸中加入VmL0．1mol/LNaOH溶液，测得混合溶液的pH变化曲线如图所示，下列说法正确的是_____。

A．pH＝3的HF溶液和pH＝11的NaF溶液中，由水电离出的c(H⁺)相等
B．①点时pH＝6，此时溶液中，c(F^－)－c(Na⁺)＝9．9×10^-7mol/L
C．②点时，溶液中的c(F^－)＝c(Na⁺)
D．③点时V＝20mL，此时溶液中c(Na⁺)＝0．1mol/L
（4）长期以来，一直认为氟的含氧酸不存在。1971年美国科学家用氟气通过细冰末时获得HFO，其结构式为H—O—F。HFO与水反应得到HF和化合物A，该反应的化学方程式为。

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“低碳循环”已引起各国家的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量和有效地开发利用CO₂正成为化学家研究的主要课题。
（1）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应
CO(g)＋H₂O(g)

CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
实验组	温度℃	CO	H₂O	H₂	CO	达到平衡所需时间/min
1	650	4	2	1．6	2．4	6
2	900	2	1	0．4	1．6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验2条件下平衡常数K=           。
②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b 的值_______(填具体值或取值范围)。
③实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均为1mol，则此时V_正    V_逆（填“<” ，“>” ，“=”）。
（2）已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)   ΔH＝－1275.6 kJ／mol
②2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)  ΔH＝－566.0 kJ／mol
③H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH＝－44.0 kJ／mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：____________
（3）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠（NaHC₂O₄）溶液显酸性。常温下，向10 mL 0.01 mol·L^-1 H₂C₂O₄溶液中滴加10mL 0.01mol·L^-1NaOH溶液时，比较溶液中各种离子浓度的大小关系               ；
（4）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10^-9。CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L ，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为       _______________mol/L。
（5）以二甲醚（CH₃OCH₃）、空气、H₂SO₄为原料，铂为电极可构成燃料电池，其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似。请写出该电池负极上的电极反应式：         。

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已知：①1 mol H₂分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量　②1 mol Cl₂分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ的能量　③由H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子时释放431 kJ的能量。下列叙述正确的是（　　）。

A．氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H₂（g）＋Cl₂（g）=2HCl（g）

B．氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的ΔH＝＋183 kJ·mol^－1

C．氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183 kJ·mol^－1

D．氢气和氯气反应生成1 mol氯化氢气体，反应的ΔH＝＋183 kJ·mol^－1

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（1）由磷灰石[主要成分Ca₅（PO₄）₃F]在高温下制备黄磷（P₄）的热化学方程式为：4Ca₅（PO₄）₃F（s）＋21SiO₂（s）＋30C（s）=3P₄（g）＋20CaSiO₃（s）＋30CO（g）＋SiF₄（g）　ΔH
①上述反应中，副产物矿渣可用来________。
②已知相同条件下：
4Ca₅（PO₄）₃F（s）＋3SiO₂（s）=6Ca₃（PO₄）₂（s）＋2CaSiO₃（s）＋SiF₄（g）　ΔH₁
2Ca₃（PO₄）₂（s）＋10C（s）=P₄（g）＋6CaO（s）＋10CO（g）　ΔH₂
SiO₂（s）＋CaO（s）=CaSiO₃（s）　ΔH₃
用ΔH₁、ΔH₂和ΔH₃表示ΔH，ΔH＝____________。
（2）（江苏）用H₂O₂和H₂SO₄的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：
①Cu（s）＋2H^＋（aq）=Cu²^＋（aq）＋H₂（g）ΔH₁＝＋64.39 kJ·mol^－1
②2H₂O₂（l）=2H₂O（l）＋O₂（g）ΔH₂＝－196.46 kJ·mol^－1
③H₂（g）＋

O₂（g）=H₂O（l）ΔH₃＝－285.84 kJ·mol^－1
在H₂SO₄溶液中，Cu与H₂O₂反应生成Cu²^＋和H₂O的热化学方程式为_________________________________________________________________。

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