Question

【題目】甲醇是一種可再生的綠色能源，是一種溫室氣體，都是重要的化工原料。

(1)已知CO的燃燒熱為，CO（g）+2H2（g）CH3OH（1）；△H=-129kJmol-1，欲求出的燃燒熱，則需要知道一個反應(yīng)，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為____________________．(無需寫出的具體數(shù)值)

(2)向溫度不同容積均為1L的a、b、c、d、e五個恒容密閉容器中各充入、的混合氣體，控制適當(dāng)條件使其同時發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=QkJmol-1，反應(yīng)過程中維持各容器溫度不變，測得時刻各容器中的體積分?jǐn)?shù)（H2O）如圖所示。

①Q_______(填“>”或“<”)0，五個容器中肯定處于非平衡狀態(tài)的是_________。

②時刻時，容器a中正反應(yīng)速率________(填“大于”“小于”或“等于”)容器e中正反應(yīng)速率；

③℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__________；

④欲提高的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有______________________(寫出兩種)；

(3)碳捕捉技術(shù)的應(yīng)用既可降低碳排放也可得到重要的化工產(chǎn)品．

①溶液是常用的碳捕捉劑，若某次捕捉后得到的溶液中c（HCO3-）∶c（CO32-）=2∶1，則所得溶液的pH=__________[常溫下、]。

②在清除鍋爐水垢的過程中，需要用將水垢中的轉(zhuǎn)化為，將微溶的難溶性的的理由是_____________________________________________．

Answer 1

【答案】 < a、b 小于 4 降低溫度或者增大二氧化碳的量或者增大壓強 10 難溶于酸，而易溶于酸中

【解析】

(1)根據(jù)CH3OH燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水，所以根據(jù)蓋斯定律還應(yīng)該有生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式，因為CO的燃燒熱△H為-283kJmol-1，則有生成二氧化碳，還要有生成液態(tài)水，則必須涉及氫氣燃燒的反應(yīng)，據(jù)此分析；

(2)①a、b、c、d、e五個恒容密閉容器，由圖像可知對應(yīng)溫度依次升高，則反應(yīng)速率也依次增大，由于c中水的體積分?jǐn)?shù)最大，表明t1時刻d、e已處于平衡狀態(tài)，a、b肯定沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，c可能處于平衡狀態(tài)；因為達(dá)到平衡后，升高溫度水的體積分?jǐn)?shù)反而減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，據(jù)此判斷；②t1時刻時，a、e容器水的體積分?jǐn)?shù)相等，說明a、e容器中反應(yīng)物濃度相同，則溫度越高正反應(yīng)速率越大；③根據(jù)K=結(jié)合三段式計算；④根據(jù)欲提高H2的轉(zhuǎn)化率，即在不改變氫氣的量時使平衡正向移動即可；

(3)①某次捕捉后得到的溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1，則溶液酸堿性主要由CO32-+H2OHCO3-+OH-，K==，據(jù)此計算出氫氧根離子濃度，從而求出pH；②根據(jù)CaSO4難溶于酸難除去，而CaCO3易溶于酸中易除去分析。

(1)欲求出CH3OH的燃燒熱，根據(jù)CH3OH燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水，所以根據(jù)蓋斯定律還應(yīng)該有生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式，又已知CO的燃燒熱△H為-283kJmol-1，即CO (g)+O2 (g)CO2(g)△H=-283kJmol-1；那還必須有生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式，則需要知道一個H2 (g)燃燒的熱化學(xué)方程式，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2H2 (g)+O2 (g)2H2O(l)△H，故答案為：2H2 (g)+O2 (g)2H2O(l)△H；

(2)①a、b、c、d、e五個恒容密閉容器，由圖像可知對應(yīng)溫度依次升高，則反應(yīng)速率也依次增大，由于c中水的體積分?jǐn)?shù)最大，表明t1時刻d、e已處于平衡狀態(tài)，a、b肯定沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，c可能處于平衡狀態(tài)；又因為達(dá)到平衡后，升高溫度水的體積分?jǐn)?shù)反而減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，故答案為：＜；a、b；

②t1時刻時，a、e容器水的體積分?jǐn)?shù)相等，說明a、e容器中反應(yīng)物濃度相同，又e容器溫度大于a，所以容器a中正反應(yīng)速率小于容器e中正反應(yīng)速率，故答案為：小于；

③ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

開始 3mol 7mol 0 0

轉(zhuǎn)化 x 3x xx

平衡 3-x 7-3x x x

根據(jù)Td℃時，平衡水的體積分?jǐn)?shù)為，所以=，解得x=2，則根據(jù)K===4，故答案為：4；

④根據(jù)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)為體積減小的放熱反應(yīng)，所以欲提高H2的轉(zhuǎn)化率，可以降低溫度或者增大二氧化碳的量或者增大壓強，故答案為：降低溫度或者增大二氧化碳的量或者增大壓強；

(3)①某次捕捉后得到的溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1，則溶液酸堿性主要由CO32-+H2OHCO3-+OH-，K==，所以c(OH-)===10-4，則c(H+)=10-10，pH=-lgc(H+)=10，故答案為：10；

②因為CaSO4難溶于酸難除去，而CaCO3易溶于酸中易除去，所以在清除鍋爐水垢的過程中，需要用Na2CO3將水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3，故答案為：CaSO4難溶于酸，而CaCO3易溶于酸中。