Question

到2013午云南已連續(xù)4年干旱，專家認為云南和其他城市一樣受到全球變暖的氣候變化影響．CO₂等溫室氣體是導(dǎo)致全球變暖的主要原因，控制和治理CO₂是解決溫室效應(yīng)的有效途徑．
（1）將CO₂轉(zhuǎn)化成有機物實現(xiàn)碳循環(huán)是目前最有效的降低大氣中CO₂的含量的辦法．如：
2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H=+1411.0kJ?mol^-1
2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₅OH（l）+3O₂（g）△H=+1366.80kJ?mol^-1
則由C₂H₅OH（1）轉(zhuǎn)化為C₂H₄（g）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的化學(xué)方程式為：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃0H（g）+H₂O（g），在其他條件不變的情況下，考察溫度對反應(yīng)的影響，實驗結(jié)果如圖：
①該正反應(yīng)的△H

 

0（填“＞”“＜”或“=”）；
②其它條件不變，下列措施中，既可提高反應(yīng)速率，又可提高CO₂的轉(zhuǎn)化率的是

 

．
A．降低溫度
B．CO₂的起始量不變，提高氫碳比[

n(H2)

n(CO2)

]
C．加壓
D．將CH₃OH或水蒸氣及時吸收以降低產(chǎn)物濃度
③溫度為573K．密閉容器的容積恒定為VL，CO₂的起始投料為a mol且起始時n（

n(H2)

n(CO2)

）=1.6，若CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為20%，計算573K時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

；
④取五份等量的混合氣體（CO₂和H₂的物質(zhì)的量之比均為1：3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時間后，作出甲醇的體積分數(shù)[φ（CH₃OH）]隨反應(yīng)溫度（T）變化的關(guān)系圖．下列示意圖中，可能與實驗結(jié)果相符的是

 

 （填字母編號）．

（3）0.2mol CO₂被200mL l.5mol?L^-1 NaOH溶液完全吸收后所得溶液中各離子濃度大小的順序為

 

．
（4）CO₂可以用Ca（OH）₂吸收得到CaCO₃，CaCO₃是一種難溶物質(zhì)，其K_SP=2.8×l0^-9（25℃）．25℃時將體積比為1：1的CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合，若混合前Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^-4mol?L^-1，則生成沉淀所需原CaCl₂溶液的最小濃度為

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計算,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律進行計算；
（2）①根據(jù)到達平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應(yīng)進行；
②提高該反應(yīng)的速率，可以增大壓強、升高溫度、增大濃度或使用催化劑等，同時使CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，結(jié)合選項利用平衡移動原理分析；
③根據(jù)三段式和平衡常數(shù)的表達式來計算；
④根據(jù)反應(yīng)放熱，當(dāng)反應(yīng)沒有達平衡時，甲醇的體積分數(shù)隨溫度升高而變大；當(dāng)反應(yīng)達平衡時，甲醇的體積分數(shù)隨溫度升高而變��；
（3）二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)：當(dāng)n（CO₂）：n（NaOH）≥1：1時反應(yīng)生成碳酸氫鈉，當(dāng)n（CO₂）：n（NaOH）≤1：2時生成碳酸鈉，當(dāng)

1

2

＜n（CO₂）：n（NaOH）＜1時生成碳酸鈉和碳酸氫鈉，據(jù)此分析解答；
（4）Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^-4mol/L，等體積混合后溶液中c（CO₃^2-）=1×10^-4mol/L，根據(jù)Ksp=c（CO₃^2-）?c（Ca²⁺）計算沉淀時混合溶液中c（Ca²⁺），原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍．

解答： 解：（1）2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H_l=+1411.0kJ/mol①
2CO₂（g）+3H₂O（l）═C₂H₅OH（l）+3O₂（g）△H₂=+1366.8kJ/mol②
將方程式①-②得C₂H₅OH（l）=C₂H₄（g）+H₂O（l）△H=+44.2 kJ/mol，
故答案為：C₂H₅OH（l）=C₂H₄（g）+H₂O（l）△H=+44.2 kJ/mol；
（1）①由圖可知最高點反應(yīng)到達平衡，達平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應(yīng)進行，升高溫度平衡吸熱方向進行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，故答案為：＜；
②提高該反應(yīng)的速率，可以增大壓強、升高溫度、增大濃度或使用催化劑等，同時使CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，
A．降低溫度，反應(yīng)速率減小，故A錯誤；
B．CO₂的起始量不變，提高氫碳比[

n(H2)

n(CO2)

]，相當(dāng)于增加氫氣的量，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO₂的轉(zhuǎn)化增大，故B正確；
C．加壓，反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO₂的轉(zhuǎn)化增大，故C正確；
D．將CH₃OH或水蒸氣及時吸收以降低產(chǎn)物濃度，反應(yīng)速率減小，故D錯誤，
故答案為：BC；
③溫度為573K．密閉容器的容積恒定為VL，CO₂的起始投料為a mol且起始時n（

n(H2)

n(CO2)

）=1.6，則氫氣的物質(zhì)的量為1.6amol，
      CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃0H（g）+H₂O（g），
開始    a       1.6a     0          0
轉(zhuǎn)化    0.2a    0.6a     0.2a       0.2a
平衡    0.8a     a       0.2a       0.2a
則k=

(0.2a/V)×(0.2a/V)

(0.8a/V)×a 3

=0.05

V2

a2

，故答案：0.05

V2

a2

；
④根據(jù)反應(yīng)放熱，當(dāng)反應(yīng)沒有達平衡時，甲醇的體積分數(shù)隨溫度升高而變大，故B正確，C、D錯誤；當(dāng)反應(yīng)達平衡時，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲醇的體積分數(shù)隨溫度升高而變小，故A正確；故答案為：AB；
（3）n （CO₂）=0.2mol，200mL、1.5mol?L^-1的NaOH溶液中n（NaOH）=C×V=0.3mol，則有：2＞

n(NaOH)

n(CO2)

=

3

2

＞1，則反應(yīng)的可能方程式有：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，CO₂+NaOH=NaHCO₃，所以：所得產(chǎn)物為Na₂CO₃和NaHCO₃，設(shè)所得產(chǎn)物中含Na₂CO₃為xmol，NaHCO₃為ymol，
則得方程組：

x+y=0.2 2x+y=0.3

解得：x=0.1，y=0.1，在含等物質(zhì)的量的碳酸鈉、碳酸氫鈉的溶液中，c（Na⁺）最大，碳酸根離子水解大于碳酸氫根離子的水解，則c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），水解使溶液顯堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），顯性離子大于隱性離子，所以c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
即離子濃度大小為c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（4）Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^-4mol/L，等體積混合后溶液中c（CO₃^2-）=

1

2

×2×10^-4mol/L=1×10^-4mol/L，根據(jù)Ksp=c（CO₃^2-）?c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=

2.8×10 -9

1×10 -4

mol/L=2.8×10^-5mol/L，原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為2×2.8×10^-5mol/L=5.6×10^-5mol/L．
故答案為：5.6×10^-5mol/L．

點評：本題考查了利用蓋斯定律進行反應(yīng)熱的計算、離子濃度大小比較等知識，利用極限法進行分析二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)是解答本題的難點，注意碳酸根離子水解程度大，題目難度中等．