Question

【題目】（1）已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱分別為285.8 kJ·mol-1、283.0kJ·mol-1和726.5 kJ·mol-1。請寫出甲醇(CH3OH)不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式 。

（2）下圖為EFC劍橋法用固體二氧化鈦(TiO2)生產海綿鈦的裝置示意圖，其原理是在較低的陰極電位下，TiO2(陰極)中的氧解離進入熔鹽，陰極最后只剩下純鈦。陰極的電極反應式為__________，石墨電極的質量是否發生變化 ___________ (填“是”或“否”)。

（3）常溫下甲酸K=1×10-4。20.00mL0.1000mol·L-1NaOH溶液與一定量等物質的量濃度甲酸溶液混合后所得溶液中c(HCOOH)=c(HCOO-)，該溶液c(H+)=________mol·L-1，所用甲酸的體積 ____40.00mL(填“＞”、“＜”或“＝”)，溶液中離子濃度由大到小的順序為________________。

（4）已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，若向50.00 mL0.009 mol·L-1 Ba(NO3)2溶液中加入50.00 mL 0.010mol·L-1稀硫酸，混合后溶液中c(Ba2+)=_________ mol·L-1，pH=____________。

Answer 1

【答案】（1）CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=-443.5kJ/mol

（2）TiO2 + 4e－→Ti + 2O2－ 是

（3）1×10-4，>, ，c(HCOO-)> c(Na+)> c(H+)> c(OH-)

（4）2.2×10-7，3

【解析】

試題分析：（1）由H2(g)、CO（g）和CH3OH（l）的燃燒熱△H分別為-285.8 kJ·mol-1、-283.0kJmol-1和-726.5kJmol-1，則①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJmol-1；②CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJmol-1；③CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.5kJmol-1，由蓋斯定律可知用③-②得反應CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l），該反應的反應熱△H=-726.5kJmol-1-（-283.0kJmol-1）=-443.5kJmol-1，所以CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=-443.5kJ/mol。

（2）電解池的陰極發生得電子的還原反應，是二氧化鈦電極本身得電子的過程，陰極的電極反應式為TiO2 + 4e－→Ti + 2O2－；石墨電極會和陽極上產生的氧氣之間發生反應，導致氣體一氧化碳、二氧化碳的出現，所以電解本身會消耗，質量減輕。

（3）根據HCOOHHCOO-+H＋，Ka=c(HCOO-)×c(H＋)÷c(HCOOH)= 1×10-4，因為c(HCOOH)=c(HCOO-)，則c(H＋)= 1×10-4mol/L；若20.00mL0.1000mol·L-1NaOH溶液與等物質的量濃度、40.00mL甲酸溶液混合，混合后為等物質量濃度的甲酸和甲酸鈉，該溶液呈酸性，甲酸的電離程度大于甲酸鈉的水解程度，實際上，溶液中c(HCOOH)=c(HCOO-)，所以所用甲酸的體積>40.00mL，溶液呈酸性，則溶液中離子濃度由大到小的順序為c(HCOO-)> c(Na+)> c(H+)> c(OH-)。

（4）50.00 mL0.009 mol·L-1 Ba(NO3)2的物質的量為0.00045mol，50.00 mL 0.010mol·L-1稀硫酸的物質的量為0.0005mol，根據化學反應Ba(NO3)2+H2SO4=BaSO4↓+2HNO3，混合后剩余硫酸的物質的量為0.00005mol，濃度為0.0005mol/L，Ksp(BaSO4)=1.1×10-10=c(Ba2＋)×c(SO42-)，混合后溶液中c(Ba2+)=2.2×10-7mol·L-1，混合物溶液中c(H＋)=0.001mol/L，pH=3