Question

【題目】工業(yè)上“固定”和利用CO2能有效地減輕“溫室效應(yīng)”。

I．工業(yè)上正在研究利用CO2來生產(chǎn)甲醇燃料的方法，該方法的化學(xué)方程式是：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0kJmol﹣1，某科學(xué)實(shí)驗(yàn)將6molCO2和8 molH2充入一容積為2L的密閉容器中(溫度保持不變)，測得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如下圖中實(shí)線所示（圖中字母后的數(shù)字表示對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)）：

回答下列問題：

（1）以下說法不正確的是（__________）

A．0～1min的平均反應(yīng)速率大于3～4min的平均反應(yīng)速率

B．達(dá)到平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為75%

C． 在其它條件不變時(shí)，若提高反應(yīng)的溫度正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小

（2）該反應(yīng)在0 ～8 min內(nèi)CO2的平均反應(yīng)速率是_______。

（3）該反應(yīng)的平街常數(shù)K=______________。

（4）僅改變某一條件再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中虛線所示。與實(shí)線相比，虛線I改變的條件可能是_________。若實(shí)線對(duì)應(yīng)條件下平衡常數(shù)為K，虛線I對(duì)應(yīng)條件下平衡常數(shù)為K1，虛線II對(duì)應(yīng)條件下平衡常數(shù)為K2，則K、K1和K2的大小關(guān)系是____。

II．己知25℃時(shí)，乙酸和碳酸的電離平衡常數(shù)如下表：

物質(zhì)的化學(xué)式	CH3COOH	H2CO3
電離平衡常數(shù)	K=1.8×10－5	K1=4.3×10－7	K2=5.6×10－11

（1）用飽和氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，若已知CH3COONH4溶液pH=7，則(NH4)2CO3溶液顯_____(填“酸性”、“堿性”或“中性”)。

（2）25℃時(shí)，在0．lmolL﹣1乙酸溶液中加入一定量的NaHCO3，保持溫度不變，所得混合液的pH=6，那么混合液中=_______；該混合溶液中的離子濃度由大到小的順序?yàn)椋?/span>________________。

Answer 1

【答案】C 0.125mol·L﹣1·min﹣1 0.5L2·mol﹣2 升溫 K=K2>K1 堿性 18 c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)

【解析】

I．（1）根據(jù)圖像中曲線的斜率，可判斷速率的大小；根據(jù)圖像中氫氣的物質(zhì)的量變化可求氫氣的轉(zhuǎn)化率；溫度升高，反應(yīng)速率增大，和反應(yīng)吸放熱無關(guān)；

（2）二氧化碳的變化量和氫氣的變化量之比等于方程式的計(jì)量數(shù)之比；

（3）用三段式求平衡常數(shù)；

（4）根據(jù)平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量和原平衡相比以及達(dá)到平衡所需的時(shí)間判斷改變的條件，化學(xué)平衡常數(shù)只和溫度有關(guān)；

II．（1）用越弱越水解解答；

（2）用電離平衡常數(shù)解答。

（1）A. 斜率越大，反應(yīng)速率越快；由圖像可知0～1min曲線的斜率大于3～4min的曲線斜率，因而0～1min的平均反應(yīng)速率大于3～4min的平均反應(yīng)速率，A項(xiàng)正確；

B. 根據(jù)圖象可知反應(yīng)進(jìn)行到8min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)氫氣的物質(zhì)的量的變化量為6mol，此時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為×100%=75%，B項(xiàng)正確；

C. 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度正逆反應(yīng)速率均增大，但平衡逆向移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選C；

（2）在0 ～8 min內(nèi)， 氫氣的物質(zhì)的量的變化量為6mol，變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故二氧化碳的物質(zhì)的量的變化量為2mol，則v===0.125 mol·L﹣1·min﹣1；

（3）由三段法可知

CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)

始（mol/L） 3 4 0 0

轉(zhuǎn)（mol/L） 1 3 1 1

平（mol/L） 2 1 1 1

反應(yīng)的平街常數(shù)K===0.5L2·mol﹣2;

（4）由曲線I知，達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，且到達(dá)平衡時(shí)氫氣的濃度增大，說明平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度能加快反應(yīng)速率并使平衡逆移，因此虛線I改變的條件可能是升高溫度；由曲線II知，達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，且到達(dá)平衡時(shí)氫氣的濃度減小，說明平衡正移，改變的條件為增大了壓強(qiáng)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，因此K=K2，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡常數(shù)數(shù)值減小，因此有K=K2>K1；

II．（1）由電離平衡常數(shù)可知酸性CH3COOH> H2CO3> HCO3-，CO32-的水解程度更大，又因CH3COONH4溶液pH=7，可知CH3COOH的電離程度等于一水合氨的電離程度，因此(NH4)2CO3溶液顯堿性；

（2）所得混合液的pH=6，c(H+)=10-6mol/L，醋酸的電離平衡常數(shù)K=1.8×10－5，則有K==1.8×10-5，解得=18；乙酸溶液中加入一定量的NaHCO3，混合液顯酸性，說明溶液中從c(H+)>c(OH-),且溶液中CH3COO-電離程度大于水解程度，故c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。