Question

(17分)合成氨工業(yè)上常用下列方法制備H₂：
方法：
方法：

試計(jì)算25℃時(shí)由方法②制備l000g H₂所放出的能量為_________ kJ。
（2）在一定的條件下，將C(s)和H₂O(g)分別加入甲、乙兩個(gè)密閉容器，發(fā)生反應(yīng)：
其相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：

①T₁_________T₂（填“>”、“=”或“<”）；
T₁℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K="_________" 。
②乙容器中，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到1.5min時(shí)，H₂O(g)的物質(zhì)的量濃度范圍是_________。
③一定條件下，在密閉恒容的容器中，能表示上述反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_________。
A．
B．混合氣體的密度保持不變

D．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
④某同學(xué)為了研究反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，測(cè)得逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖所示：

可見在t₁、t₃、t₅、t₇時(shí)反應(yīng)都達(dá)了到平衡狀態(tài)，如果t₂、t₄、t₆、t₈時(shí)都只改變了一個(gè)反應(yīng)條件，則從t₁到t₈哪個(gè)時(shí)間段H₂O (g)的平衡轉(zhuǎn)化率最低_________，t₄時(shí)刻改變的條件是__________。
⑤在25 ℃時(shí)，c mol/L，的醋酸與0.02mol/L NaOH溶液等體積混合后溶液剛好呈中性，
用含c的代數(shù)式表示CH₃COOH的電離常數(shù)Ka=_________。

Answer 1

（17分）（1）20500kJ （2分）
（2）①  > （2分）  12.8（2分） 
② <1.4mol/L （2分） 
③BD（選全得2分，漏選得1分，有錯(cuò)選0分）
④t₇-t₈（或“t₇到t₈”）（2分） 降低溫度（2分）
⑤ 2×10^-9/(c-0.02) （3分）

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律得由方法②制取氫氣的熱化學(xué)方程式可由已知中的反應(yīng)得到，每生成1mol氫氣放出的熱量=①-②-③=（394-111-242）kJ=41kJ，1000g氫氣的物質(zhì)的量是500mol，所以制備l000g H₂所放出的能量為500×41=20500kJ；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可計(jì)算各物質(zhì)的平衡濃度，所以T₁的化學(xué)平衡常數(shù)K₁=1.6²×0.8/0.4²=12.8，同理可計(jì)算T₂的平衡常數(shù)K₂=1.35，因?yàn)樵摲磻?yīng)是吸熱反應(yīng)，K₁> K₂，所以T₁>T₂
②反應(yīng)進(jìn)行到一半時(shí)，若按反應(yīng)速率一直不變計(jì)算，1.5min時(shí)水蒸氣的濃度是2mol/L-0.6mol/L=1.4mol/L,但是反應(yīng)速率隨反應(yīng)的進(jìn)行逐漸減小，前一半的反應(yīng)速率大于后一半的反應(yīng)速率，所以消耗水蒸氣的濃度較大，則剩余水蒸氣的濃度應(yīng)小于1.4mol/L；
③A、平衡時(shí)氫氣的正反應(yīng)速率是二氧化碳逆反應(yīng)速率的2倍，錯(cuò)誤；B、該反應(yīng)有固體參與，所以氣體的質(zhì)量一直在變，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)氣體的質(zhì)量不再變化，容器的體積一直不變，所以當(dāng)氣體的密度不變時(shí)證明已達(dá)平衡狀態(tài)，正確；C、氣體的濃度之比符合化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí) 不能判斷平衡是否到達(dá)，錯(cuò)誤；D、混合氣體的質(zhì)量與氣體的物質(zhì)的量在未達(dá)平衡時(shí)一直在變，即氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量在變，平衡時(shí)混合氣體的質(zhì)量、物質(zhì)的量均固定，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化，正確，答案選BD；
④H₂O (g)的平衡轉(zhuǎn)化率最低，證明平衡一直逆向移動(dòng)，t₂～t₄逆反應(yīng)速率陡然增大后減小至不變，說(shuō)明改變的一個(gè)條件是增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)；t₄～t₆逆反應(yīng)速率陡然減小至不變，說(shuō)明改變的條件是降低溫度，平衡逆向移動(dòng)；t₆～t₇逆反應(yīng)速率先不變?cè)僦饾u增大至不變，說(shuō)明改變的條件是又充入了水蒸氣，雖然平衡正向移動(dòng)，但水蒸氣的轉(zhuǎn)化率降低了，所以水蒸氣的轉(zhuǎn)化率最低的是t₇-t₈；t₄時(shí)刻改變的條件是降低溫度；
⑤混合溶液呈中性證明c（OH^－）= c(H^＋)=1×10^-7mol/L，根據(jù)電荷守恒得c(Na⁺)=c(CH₃COO^-)=0.01mol/L，因?yàn)榇姿徕c溶液呈堿性，現(xiàn)在溶液呈中性，說(shuō)明醋酸過(guò)量，所以剩余醋酸的物質(zhì)的量濃度是(c-0.02)/2mol/L，則產(chǎn)生的電離平衡常數(shù)K= c(H^＋) c(CH₃COO^-)/ c(CH₃COOH)= 2×10^-9/(c-0.02)。