Question

近年來，碳和碳的化合物在生產(chǎn)生活實(shí)際中應(yīng)用廣泛。

(1)在2升的密閉容器中，充有2mol CO與4mol 水蒸氣，在催化劑作用下進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，CO的轉(zhuǎn)化率和溫度t的關(guān)系如下表：

t(℃)	750	850	1000
CO%	0.7	2/3	0.5

 

1000℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為___________________。850℃時(shí)，向該容器中重新通入1mol CO、1.5mol H₂O、0.5mol CO₂和2molH₂，此時(shí)反應(yīng)___________(填“向右進(jìn)行”、“向左進(jìn)行”或“處于平衡狀態(tài)”)。

(2)已知：C(s)＋O₂ (g) ===CO₂(g) △H₁=﹣393.5kJ·mol^－1

2H₂(g)＋O₂(g)=== 2H₂O(g) △H₂=﹣483.6kJ·mol^－1

C(s)＋H₂O(g)=== CO(g)＋H₂(g) △H₃=+131.3kJ·mol^－1

則CO和H₂O生成CO₂和H₂的熱化學(xué)方程式為_______________________________。

(3) 目前工業(yè)上可用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇，有關(guān)反應(yīng)為：

CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH＝-49.0 kJ·mol^－1�，F(xiàn)向體積為1 L的密閉容器中，充入

1mol CO₂和3mol H₂，反應(yīng)過程中測得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時(shí)間的變化如圖所示。

①從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H₂)＝_____________；

②若改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則平衡常數(shù)______________(填序號)

a．可能不變     b．可能減小    c．可能增大   d．不變、減小、增大皆有可能

(4)NaHCO₃的水溶液呈堿性，其原因是(用文字?jǐn)⑹?_______________________。常溫下，向100mL

0.2mol/LNaHCO₃溶液中滴加amol/L的醋酸溶液，當(dāng)?shù)渭拥饺芤撼手行詴r(shí)，所用去的醋酸體積剛好也

為100mL，此時(shí)醋酸的電離常數(shù)為b， 用含b的代數(shù)式表示醋酸的濃度a=_____________________。

 

Answer 1

【答案】

(14分，每空2分) (1)1/3，向右進(jìn)行  (2)CO(g)+H₂O(g)＝CO₂(g)+H₂(g)  △H＝－41.2 kJ/mol

(3)①0.225mol·L^－1·min^－1(單位和數(shù)值各1分)  ②ac(對一個(gè)給1分，錯(cuò)一個(gè)倒扣1分)

(4)HCO₃^－水解程度大于其電離程度。

a＝0.2(10^－7+b)/b或a＝(10^－7＋b)/5b(其他表示形式，只要正確均給分)

【解析】

試題分析：（1）       CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)

起始濃度（mol/L）    1       2           0     0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）   0.5     0.5         0.5   0.5

平衡濃度（mol/L）   0.5     1.5         0.5   0.5

因?yàn)榛瘜W(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率降低。這說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此平衡常數(shù)減小，所以850℃時(shí)的平衡常數(shù)大于。850℃時(shí)，向該容器中重新通入1mol CO、1.5mol H₂O、0.5mol CO₂和2molH₂，此時(shí)Q＝＝，所以反應(yīng)向右進(jìn)行。

（2）根據(jù)熱化學(xué)方程式①C(s)＋O₂ (g) ===CO₂(g) △H₁=﹣393.5kJ·mol^－1、②2H₂(g)＋O₂(g)=== 2H₂O(g) △H₂=﹣483.6kJ·mol^－1、③C(s)＋H₂O(g)=== CO(g)＋H₂(g) △H₃=+131.3kJ·mol^－1并依據(jù)蓋斯定律可知①－②－③即得到CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g)，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＝－393.5kJ/mol＋483.6kJ/mol－131.3kJ/mol＝－41.2 kJ/mol。

（3）①根據(jù)圖像可知，反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。此時(shí)生成甲醇的濃度是0.75mol/L，則根據(jù)方程式可知，消耗氫氣的濃度是0.75mol/L×3＝2.25mol/L，所以氫氣的反應(yīng)速率v(H₂)＝2.25mol/L÷10min＝0.225mol·L^－1·min^－1。

②如果溫度不變，改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則平衡常數(shù)不變；由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此降低溫度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大，因此正確的答案選ac。

（4）由于HCO₃^－的水解程度大于HCO₃^－的電離程度，所以碳酸氫鈉溶液顯堿性。醋酸的酸性強(qiáng)于碳酸氫鈉的，因此反應(yīng)中有CO₂氣體生成。根據(jù)電荷守恒可知c(Na^＋)＋c(H^＋)＝c(OH^－)＋c(CH₃COO^－)，溶液顯中性，則c(H^＋)＝c(OH^－)＝10^－7mol/L，所以c(CH₃COO^－)＝c(Na^＋)＝0.2mol/L÷2＝0.1mol/L，所以溶液中c(CH₃COOH)＝0.5amol/L－c(CH₃COO^－)＝0.5amol/L－0.1mol/L，所以根據(jù)電離平衡常數(shù)表達(dá)式可知b＝，即b＝，解得a＝。

考點(diǎn)：考查平衡常數(shù)、反應(yīng)熱、電離平衡常數(shù)、反應(yīng)速率的計(jì)算、熱化學(xué)方程式的書寫以及外界條件對平衡狀態(tài)的影響、水解平衡和電離平衡的判斷等