Question

11．平衡指的是兩個相反方向的變化最后所處的運動狀態(tài)；中學(xué)階段涉及的平衡有氣體可逆反應(yīng)的平衡、酸堿電離平衡、水解平衡及沉淀-溶解平衡等等．

（1）現(xiàn)有容積為2L的恒溫恒容密閉容器，向其中加入2molA氣體和2molB氣體后發(fā)生如下反應(yīng)：A（g）十B（g）?C（g）△H=-akj•mol^-1
20s后，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，生成lmolC氣體，放出熱量Q₁kJ．回答下列問題．
①計算 20s內(nèi)B氣體的平均化學(xué)反應(yīng)速率為0.025mol/（L•s），求出該反應(yīng)的平衡常數(shù)2．
②保持容器溫度和容積不變，若改為向其中加入1molC氣體，反應(yīng)達到平衡時，吸收熱量Q₂kJ，則Q₁與Q₂的相互關(guān)系正確的是（C）（填字母）．
（A）Q_l+Q₂=a        （B）Q₁+2Q₂＜2a       （C）  Q₁+2Q₂＞2a    （D） Q_l+Q₂＜a
（2）甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上可用合成氣制備甲醇．反應(yīng)為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）某溫度下，在容積為2L的密閉容器中進行該反應(yīng)，其相關(guān) 其相關(guān)數(shù)據(jù)見圖：
①tmin至2tmin時速率變化的原因可能是反應(yīng)受熱或使用了催化劑；
②3tmin時對反應(yīng)體系采取了一個措施，至4tmin時CO的物質(zhì)的量為0.5mol，請完成圖CO的變化曲線．
（3）常溫下，將VmL、0.1000mol•L^-1氫氧化鈉溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol•L^-1醋酸溶液中，充分反應(yīng)．回答下列問題．（忽略溶液體積的變化）
①如果溶液pH=7，此時V的取值＜20.00（填“＞”、“＜”或“=“），而溶液中c（Na⁺）、c（CH₃COO^-）、c（H⁺）、c（OH^-）的大小關(guān)系；c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）．
②如 果  V=40.00，則 此 時 溶液 中 c（OH^-）-c（H⁺）-c（CH₃COOH）=0.33mol•L^-1
（4）某溫度條件下，若將CO₂（g）和H₂（g）以體積比1：4混合，在適當(dāng)壓強和催化劑作用下可制得甲烷，己知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol　　　　 H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol則CO₂（g）和H₂（g）反應(yīng)生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（l）△H=-252.9kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）①由方程式可知，生成C與消耗的A、B物質(zhì)的量均相等，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（B），計算平衡時各組分濃度，代入平衡常數(shù)K=$\frac{c（C）}{c（A）×c（B）}$計算；
②恒溫恒容下，開始加入1molA氣體和1molB氣體與開始加入1molC氣體是完全等效平衡，平衡時相同組分的物質(zhì)的量相同，設(shè)加入1molA氣體和1molB氣體達到平衡時，放出的熱量為Q₃，則Q₂+Q₃=a；
保持容器溫度和容積不變，加入2molA氣體和2molB氣體與加入1molA氣體和1molB氣體相比，相當(dāng)于增大一倍的壓強，增大壓強平衡正向移動，所以放出的熱量Q₁＞2Q₃；
（2）①tmin時刻瞬間各組分的物質(zhì)的量未變，而后反應(yīng)速率加快，可能是反應(yīng)受熱或使用了催化劑；
②3tmin時改變條件后，甲醇的物質(zhì)的量增大、氫氣物質(zhì)的量減小，改變條件平衡向正反應(yīng)移動，CO的物質(zhì)的量減小，至4min時氫氣物質(zhì)的量減小0.2mol，CO應(yīng)減小0.1mol，而4tmin時CO的物質(zhì)的量為0.5mol，CO物質(zhì)的量增大0.1mol，則3min時應(yīng)是加入CO，設(shè)加入的CO為xmol，則：x+0.4-0.1=0.5，故x=0.2mol；
（3）①若二者恰好反應(yīng)得到CH₃COONa溶液，溶液中CH₃COO^-水解呈堿性，反應(yīng)后溶液pH=7，溶液就呈中性，故反應(yīng)時醋酸應(yīng)過量；
溶液pH=7，則c（H⁺）=c（OH^-），再結(jié)合電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-）判斷；
②根據(jù)電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），物料守恒：c（Na⁺）=2[c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）]，聯(lián)立計算；
（4）某溫度條件下，若將CO₂（g）和H₂（g）以體積比1：4混合，在適當(dāng)壓強和催化劑作用下可制得甲烷，己知：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，②×4-①可得CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（l）．

解答 解：（1）①容積為1L的恒溫恒容密閉容器，20s內(nèi)生成1molC氣體，根據(jù)A（g）+B（g）?C（g），可知BA、B氣體均減少1mol，濃度變化減少均為0.5mol/L，則v（B）=$\frac{0.5mol/L}{20s}$=0.025mol/（L•s）；
平衡時A、B濃度均為1mol/L-0.5mol/L=0.5mol/L，C為0.5mol/L，則平衡常數(shù)K=$\frac{c（C）}{c（A）×c（B）}$=$\frac{0.5}{0.5×0.5}$=2，
故答案為：0.025mol/（L•s）；2；
②恒溫恒容下，開始加入1molA氣體和1molB氣體與開始加入1molC氣體是完全等效平衡，平衡時相同組分的物質(zhì)的量相同，設(shè)加入1molA氣體和1molB氣體達到平衡時，放出的熱量為Q₃，則Q+Q₃=a；
保持容器溫度和容積不變，加入2molA氣體和2molB氣體與加入1molA氣體和1molB氣體相比，相當(dāng)于增大一倍的壓強，增大壓強平衡正向移動，所以放出的熱量Q₁＞2Q₃，聯(lián)立可得：Q₁+2Q₂＞2a，
故選：（C）；
（2）①tmin時刻瞬間各組分的物質(zhì)的量未變，而后反應(yīng)速率加快，可能是反應(yīng)受熱或使用了催化劑，
故答案為：反應(yīng)受熱或使用了催化劑；
②3tmin時改變條件后，甲醇的物質(zhì)的量增大、氫氣物質(zhì)的量減小，改變條件平衡向正反應(yīng)移動，CO的物質(zhì)的量減小，至4min時氫氣物質(zhì)的量減小0.2mol，CO應(yīng)減小0.1mol，而4tmin時CO的物質(zhì)的量為0.5mol，CO物質(zhì)的量增大0.1mol，則3min時應(yīng)是加入CO，設(shè)加入的CO為xmol，則：x+0.4-0.1=0.5，故x=0.2mol，故CO的變化曲線為：
故答案為：；
（3）①若二者恰好反應(yīng)得到CH₃COONa溶液，溶液中CH₃COO^-水解呈堿性，反應(yīng)后溶液pH=7，溶液就呈中性，故反應(yīng)時醋酸應(yīng)過量，則VmL×0.1000mol•L^-1＜20.00mL×0.1000mol•L^-1，故V＜20；
溶液pH=7，則c（H⁺）=c（OH^-），由電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），水的電離是微弱的，所以c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-），
故答案為：＜；c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）；
②根據(jù)電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），物料守恒：c（Na⁺）=2[c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）]，則c（OH^-）-c（H⁺）-c（CH₃COOH）=c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH），反應(yīng)后溶液的體積變?yōu)?0mL，則c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）═$\frac{0.1mol/L×0.02mL}{0.06mL}$=0.033mol/L，
故答案為：0.033；
（4）某溫度條件下，若將CO₂（g）和H₂（g）以體積比1：4混合，在適當(dāng)壓強和催化劑作用下可制得甲烷，己知：①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，②×4-①可得：CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（l）△H=-252.9kJ/mol，
故答案為：CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（l）△H=-252.9kJ/mol．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算與影響因素、離子濃度比較、熱化學(xué)方程式書寫等，（1）注意構(gòu)建等效平衡建立途徑判斷反應(yīng)熱，（2）中作圖為易錯點，學(xué)生容易考查CO變化趨勢，而忽略定量問題，難度中等．