Question

(17分)I．工業上有一種用CO₂來生產甲醇燃料的方法：

將6 mol CO₂和8 mol H₂充入2 L的密閉容器中，測得H₂的物質的量隨時間變化如下圖所示(實線)。圖中數據a(1，6)表示：在1 min時H₂的物質的量是6 mol。

（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～1 min

B．1～3 min

C．3～8 min

D．8～11 min

(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4 mol 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) 若按上圖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℃、101 kPa時，若CH₄在氧氣中直接燃燒生成1 mol水蒸氣放熱401 kJ，而l g水蒸氣轉化成液態水放熱2．445 kJ，則CH₄的燃燒熱為                   (取整數)kJ·mol^-。

Answer 1

Ⅰ(1)大于  1/2 (2)  A   (3) 升高溫度   增大壓強   增大 Ⅱ淀粉溶液，H₂S0₄溶液    4H＋4I^－＋O₂=2I₂＋2H₂O
Ⅲ (1)Ag、Cu  (2)Pb    PbSO₄－2e^－＋2H₂O=PbO₂＋SO₄^2－＋4H^＋     B      (3) 890

Ⅰ（1）a點氫氣的物質的量還是在減小的，所以反應是在向正反應方向進行，因此正反應速率大于逆反應速率。平衡時氫氣是2mol，則消耗氫氣是6mol，所以同時消耗CO₂是2mol，生成甲醇和水蒸氣是2mol。所以平衡常數等于。
（2）反應速率越大，反映在曲線上斜率就越大，所以反應速率最大的是O～1 min，即A是正確的。
（3）根據圖像可知曲線I對應的反應速率快，平衡時氫氣的物質的量大，說明平衡是向逆反應方向移動的，因此改變的條件是升高溫度。曲線Ⅱ的反應速率也快，但平衡時氫氣的物質的量小，說明向正反應方向移動，因此是增大壓強。體積不變再充入3molCO₂和4 mol H₂,相當于增大壓強，平衡向正反應方向移動，所以水蒸氣的含量增大。
Ⅱ．由于碘離子易被氧化，碘遇淀粉顯藍色，所以加入的順序是淀粉溶液、H₂S0₄溶液。方程式為4H＋4I^－＋O₂=2I₂＋2H₂O。
Ⅲ.（1）銀和銅的金屬性弱于鎳的，所以陽極中的主要單質是銅和銀。
（2）A和電源的負極相連，是陰極，電極產物是鉛。B和電源的正極相連，是陽極，電極反應式為PbSO₄－2e^－＋2H₂O=PbO₂＋SO₄^2－＋4H^＋。B極產生二氧化鉛，所以B是正極。
（3）l g水蒸氣轉化成液態水放熱2．445 kJ，所以1mol水蒸氣轉化成液態水放熱是2.445kJ×18＝44.01kJ。生成1mol水蒸氣放出的熱量是401kJ，所以生成1mol液態水放出的熱量是401kJ＋44.01kJ＝445.01kJ，所以甲烷的燃燒熱是445.01kJ×2mol＝890kJ/mol。