Question

14．降低太氣中CO₂含量及有效開(kāi)發(fā)利用CO₂，是科學(xué)家研究的重要課題．
（1）將燃煤廢氣中的CO₂轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為：
2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=122.4kJ•mol^-1
①某溫度下，將2.0molCO₂（g）和6.0molH₂（g）充入體積可變的密閉容器中，反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，改變壓強(qiáng)和溫度，平衡體系中．CH₃OCH₃（g）的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化如下表所示．

	P1	P2	P3
T1	0.10	0.04	0.02
T2	0.20	0.16	0.05
T3	0.40	0.35	0.20

則P₁＞P₃ （填“＞”“＜”或“=”，下同）．若T₁、P₁，T₃、P₃時(shí)平衡常數(shù)分別為K₁、K₃，則K₁＜K₃．T₁、P₁時(shí)H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為57.14%．
②一定條件下，上述反應(yīng)在密閉容器中達(dá)平衡．當(dāng)僅改變影響反應(yīng)的一個(gè)條件，引起的下列變化能說(shuō)明平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是cd．
a．反應(yīng)物的濃度降低
b．容器內(nèi)壓強(qiáng)增大
c．正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率
d．化學(xué)平衡常數(shù)K增大
（2）碳酸氫鉀溶液加水稀釋，$\frac{c（HC{O}_{3}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$增大（填“增大”“不變”或“減小”）．用碳酸鉀溶液吸收空氣中CO₂，當(dāng)溶液呈中性時(shí)，下列關(guān)系或說(shuō)法正確的是：b．
a．c（K⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）
b．c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）
c．降低溫度，c（H⁺）•c（OH^-）不變
（3）向盛有FeCl₃溶液的試管中滴加少量碳酸鉀溶液，立即產(chǎn)生氣體，溶液顏色加深，用激光筆照射能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃（膠體）+3CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）①分析圖表數(shù)據(jù)，結(jié)合影響平衡因素和平衡移動(dòng)原理分析，利用“定一議二”的方法分析溫度一定，平衡體系中CH₃OCH₃（g）的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化，反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，平衡體系中CH₃OCH₃（g）的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大；反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡逆向進(jìn)行，平衡體系中CH₃OCH₃（g）的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小；平衡常數(shù)隨溫度變化；依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$；
②平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)，利用反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，增大壓強(qiáng)、降低溫度、減少生成物促進(jìn)平衡正向進(jìn)行；
（2）碳酸氫鉀溶液中碳酸氫根離子水解顯堿性，變式比值同乘以氫離子濃度，結(jié)合電離平衡常數(shù)和溶液中離子積常數(shù)分析判斷，用碳酸鉀溶液吸收空氣中CO₂，
a、當(dāng)溶渡呈中性時(shí)溶液中存在電荷守恒分析；
b、中性溶液中存在碳酸氫根離子和碳酸溶液分析判斷；
c、溶液中離子積隨溫度變化；
（3）向盛有FeCl₃溶液的試管中滴加少量碳酸鉀溶液，碳酸根離子和鐵離子發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體和二氧化碳．

解答 解：（1）①2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.4kJ•mol^-1，反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，平衡體系中CH₃OCH₃（g）的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，P₁、P₂、P₃分析數(shù)值變化可知，平衡體系中CH₃OCH₃（g）的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行，壓強(qiáng)減小P₁＞P₃，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡逆向進(jìn)行，平衡體系中CH₃OCH₃（g）的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，平衡常數(shù)隨溫度變化，若T₁、P_l，T₃、P₃時(shí)平衡常數(shù)分別為K₁、K₃，依據(jù)數(shù)據(jù)分析，T₁＞T₃，K₁＜K₃；
依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算T₁、P_l時(shí)H₂的平衡轉(zhuǎn)化率，設(shè)氫氣轉(zhuǎn)化率為x；
             2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
起始量（mol）  2        6          0           0
變化量（mol）  $\frac{1}{3}$x       x         $\frac{1}{6}$x          $\frac{1}{2}$x
平衡量（mol）2-$\frac{1}{3}$x     6-x         $\frac{1}{6}$ x         $\frac{1}{2}$x
甲醚物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{1}{6}x}{2-\frac{1}{3}x+6-x+\frac{1}{6}x+\frac{1}{2}x}$×100%=0.10
x=$\frac{24}{7}$mol
轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$$\frac{\frac{24}{7}mol}{6mol}$=×100%=57.14%；
故答案為：＜；＞；57.14%；
②平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)，利用反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，增大壓強(qiáng)、降低溫度、減少生成物促進(jìn)平衡正向進(jìn)行；
a．反應(yīng)物的濃度降低，平衡逆向進(jìn)行，故a不符合；          
b．容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積減小的方向進(jìn)行，即正反應(yīng)方向進(jìn)行，若恒溫恒容容器中加入惰氣，壓強(qiáng)增大，平衡不動(dòng)，故b不符合；
c．正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，反應(yīng)一定正向進(jìn)行，故c符合；    
d．化學(xué)平衡常數(shù)K增大，說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行，故d符合；
故選cd；
（2）碳酸氫鉀溶液中碳酸氫根離子水解顯堿性，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，變式比值同乘以氫離子濃度得到$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）c（{H}^{+}）}$=$\frac{c（{H}^{+}）}{Ka}$，溶液呈堿性，加入水稀釋，氫氧根離子濃度減小，依據(jù)離子積常數(shù)可知，溶液中氫離子濃度增大，比值增大；
a、當(dāng)溶渡呈中性時(shí)溶液中存在電荷守恒分析，溶液中存在物料守恒為：c（K⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），得到c（K⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-），故a錯(cuò)誤；
b、中性溶液中存在碳酸氫根離子和碳酸溶液，溶液中碳酸電離生成碳酸氫根離子和氫離子，碳酸氫根離子發(fā)生微弱的水解，溶液中存在c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），故b正確；
c、溶液中離子積隨溫度變化，降低溫度，離子積發(fā)生變化，故c錯(cuò)誤；
故選b；
故答案為：增大；b；
（3）向盛有FeCl₃溶液的試管中滴加少量碳酸鉀溶液，碳酸根離子和鐵離子發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體和二氧化碳，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃（膠體）+3CO₂↑，
故答案為：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃（膠體）+3CO₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡、平衡常數(shù)影響因素分析判斷，概念的計(jì)算應(yīng)用，電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較，電離平衡常數(shù)的分析應(yīng)用，離子方程式書(shū)寫(xiě)方法，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．