Question

【題目】I．二氧化碳是地球溫室效應的罪魁禍首，目前人們處理二氧化碳的方法之一是使其與氫氣反應合成甲醇。已知氫氣、甲醇燃燒的熱化學方程式如下：

①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=- 283.0kJ／mol;

②2CH3OH (1)+3O2=2CO2(g)+4H2O(1) △H=- 726.0kJ／mol。

(1)寫出二氧化碳與氫氣合成甲醇液體的熱化學方程式____。

(2)已知：CO2 (g)+3H2 (g)=CH3OH (g)+H2O(g) △H=- 49.0kJ／mol，將6molCO2和8mol H2充入4L的密閉容器中，測得H2的物質的量隨時間變化如圖所示（實線），圖中數據a(l，6)表示在1min時H2的物質的量是6mol。

①b點正反應速率____（填“大于”“等于”或“小于”）逆反應速率。此溫度下該反應的平衡常數為____。

②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中虛線所示。曲線Ⅱ對應的實驗條件改變是____，體積不變再充入3 mol CO2和4mol H2，H2O(g)的體積分數____（填“增大”“不變”或“減小”）

Ⅱ.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。（已知，氧化性：Fe2+<Ni2+<Cu2+）

(1)鉛蓄電池的負極電極反應式為 ___。

(2)粗鎳提純的陰極反應式為 ___。電解結束后，陽極附近產生的沉淀物的主要成分為____。

Answer 1

【答案】 CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-61.5kJmol-1 大于 2L2/mol2 降低溫度 增大 Pb+SO42--2e-=PbSO4 Ni2++2e-=Ni Ag、Cu

【解析】I．(1)①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；△H=-283.0kJmol-1，②2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l) △H=-726.0kJmol-1，依據蓋斯定律①×3-②得到：2CO2 (g)+6H2 (g)=2CH3OH(l)+2H2O (l) △H=-123kJmol-1；熱化學方程式為：CO2 (g)+3H2 (g)=CH3OH(l)+H2O (l) △H=-61.5kJmol-1；故答案為：CO2 (g)+3H2 (g)=CH3OH(l)+H2O (l) △H=-61.5kJmol-1；

(2)①根據圖像可知，在b點時，反應沒有達到化學平衡，此時反應朝著正反應方向進行著，則有v正＞v逆；發生的反應為：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，其反應的平衡常數為K＝，平衡時，根據圖像和反應的方程式可知，c(H2)＝＝0.5mol/L，c(CO2)＝＝1mol/L，c(CH3OH)＝＝0.5mol/L，c(H2O)＝＝0.5mol/L，分別代入平衡常數可求得K＝＝2L2/mol2，故答案為：大于，2L2/mol2；

②已知反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，其焓變△H＜0，觀察曲線II，達到平衡的時間變長，且平衡時氫氣減少，平衡正向移動，因此曲線Ⅱ對應的實驗條件改變是降低溫度，體積不變再充入3molCO2和4molH2，增大了反應物濃度，化學平衡向正反應方向移動，生成更多的H2O(g)，而容器體積不變，顯然H2O(g)的體積分數增大，故答案為：降低溫度；增大；

II．(1)鉛蓄電池的負極為Pb，電極反應式為Pb+SO42--2e-=PbSO4，故答案為：Pb+SO42--2e-=PbSO4；

(2)粗鎳提純時，陰極上Ni2+得到電子生成Ni，電極反應式為Ni2++2e-=Ni。陽極上發生的反應為物質失去電子被氧化，還原性越強的金屬，優先失去電子被氧化，粗鎳樣品中含Fe、Zn、Ag、Cu等四種金屬雜質，金屬離子的氧化性越強，則金屬的還原性越弱，根據氧化性：Fe2+ <Ni2+ <Cu2+知，電解結束后，陽極附近產生的沉淀物的主要成分為Ag、Cu，故答案為：Ni2++2e-=Ni；Ag、Cu。