分析 (1)根据CH4和CO的燃烧热写出热化学方程式,再据盖斯定律解答;
(2)①根据定一议二,相同压强下,温度高的甲烷平衡转化率高,说明升高温度,有利于正反应,正反应为吸热反应;
②从图可知,A点的平衡,甲烷的转化率为80%,由三段式得反应平衡时的浓度,再计算v(CO)、K;在恒温恒容下,K不变,计算再向该体系中通入1.5mol CH4,2mol CO2、2mol H2 和 2mol CO的Qc,与K比较,可知反应方向;
(3)①根据平衡时正逆反应速率相等,各组分含量保持不变分析;制取甲醇的最佳温度应为CO转化率和CH30CH3产率均较高时;
(4)①碳酸钠溶液中碳酸根离子水解溶液呈碱性,碳酸根离子分步水解;
②CO32-水解反应的平衡常数即水解常数Kh=$\frac{c(HC{{O}_{3}}^{-})•c(O{H}^{-})}{c(C{{O}_{3}}^{2-})}$,当溶c(HCO3-):c(CO32-)=2:1时,根据水解常数计算c(OH-),由根据水的离子积Kw计算c(H+),根据pH=-lgc(H+)计算.
解答 解:(1)CH4和CO的燃烧热分别为809kJ/mol和283kJ/mol,其热化学方程式为:
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)△H=-809kJ•mol-1
②CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=CO2(g)△H=-283kJ•mol-1
据盖斯定律,①-②×4得:CH4(g)+3CO2(g)?4CO(g)+2H2O(g)△H=+323kJ/mol,
故答案为:+323;
(2)①从图可知,相同压强下,温度高的甲烷平衡转化率高,说明升高温度,有利于正反应,正反应为吸热反应,△H>0;
故答案为:>;
②向2L密闭容器通入2.5mol CH4和4mol CO2,5min在A点的平衡,甲烷的转化率为80%,则
CH4(g)+CO2 (g)?2CO(g)+2H2(g)
n始:2.5 4 0 0
n转:2 1 2 2
n平:0.5 3 2 2
则v(CO)=$\frac{2mol÷2L}{5min}$=0.2mol/(L•min);K=$\frac{(2÷2)^{2}×(2÷2)^{2}}{(0.5÷2)×(3÷2)}$=$\frac{8}{3}$;再向该体系中通入1.5mol CH4,2mol CO2、2mol H2 和 2mol CO,此时2mol CH4,5mol CO2、4mol H2 和 4mol CO,浓度商Qc=$\frac{(4÷2)^{2}×(4÷2)^{2}}{(2÷2)(5÷2)}$=6.4>K,所以反应向着逆方向移动;
故答案为:0.2mol/(L•min);$\frac{8}{3}$;逆向移动;
(3)①反应C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g),恒温恒容条件下,
A.反应气体分子数增大,体系压强增大,不再变化时,反应平衡,故A正确;
B.CO与H2作为产物,生成的物质的量之比始终为为1:1,并不能判断平衡,故B错误;
C.混合气体的质量增大,恒容混合气体的体积不变,密度增大,保持不变时平衡,故C正确;
D.该反应每消耗1mol H2O(g)的同时生成1mol H2,不能说明反应平衡,故D错误;
由图2可知CO转化率和CH30CH3产率均较高时的温度为290℃;
故答案为:AC;290℃;
(4)①Na2CO3溶液中存在水解平衡CO32-+H2O?HCO3-+OH-,HCO3-+H2O?H2CO3+OH-,溶液呈碱性,溶液中离子浓度大小为C(Na+)>C(CO32-)>C(OH-)>C(HCO3-)>C(H+),④为HCO3-;
故答案为:HCO3-;
②c(HCO3-):c(CO32-)=2:1,则Kh=$\frac{c(HC{{O}_{3}}^{-})•c(O{H}^{-})}{c(C{{O}_{3}}^{2-})}$=2c(OH-)=2×10 -4,c(OH-)=$\frac{{K}_{h}}{2}$=$\frac{2×1{0}^{-4}}{2}$=1×10 -4,c(H+)=$\frac{Kw}{c(O{H}^{-})}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$=10-10,所以pH=-lg10-10=10;
故答案为:10.
点评 本题考查盖斯定律、化学平衡状态的判断、化学平衡的有关计算、离子浓度大小比较、盐类水解计算等,题目难度较大,综合考查学生分析问题、解决问题的能力,注重能力的考查.
科目:高中化学 来源: 题型:解答题
物质 | H2(g) | Br2(g) | HBr(g) |
1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量(kJ) | 436 | 200 | a |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 常温常压下,32 g O3含有的氧原子数目为2NA | |
B. | 5.6 g的Fe在足量Cl2中完全燃烧转移电子数为0.2NA | |
C. | 0.1 mol•L-1 Na2SO4溶液含有的钠离子数目为0.2NA | |
D. | 标准状况下,22.4 L苯含有的碳原子数目为6NA |
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO)(mol) | 0.020 | 0.010 | 0.008 | 0.007 | 0.007 | 0.007 |
弱酸 | HNO2 | HClO | H2CO3 | H2SO3 |
电离平衡常数 (25℃) | Ki=5.1×10-4 | Ki=2.98×10-8 | $\begin{array}{l}{K_{i1}}=4.3×{10^{-7}}\\{K_{i2}}=5.6×{10^{-11}}\end{array}$ | $\begin{array}{l}{K_{i1}}=1.54×{10^{-2}}\\{K_{i2}}=1.02×{10^{-7}}\end{array}$ |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
甲 | 乙 | 丙 | |
容积 | 1L | 1L | 0.5L |
起始加入物质 | X:2mol,Y:1mol | Z:2mol | X:0.5mol,Y:0.25mol |
平衡时 | c(Z)=1.2mol•L-1 | c(Z)=1.2mol•L-1 |
A. | T℃时该反应的平衡常数K为3.75 | |
B. | 平衡时,X转化率:甲<丙 | |
C. | 若乙是绝热容器,则平衡时,c(Z)>1.2mol•L-1 | |
D. | 前2min内,丙容器中用X表示的平均反应速率v(X)=0.6mol•L-1 |
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
温度℃ | K1 | K2 |
500 | 1.00 | 3.15 |
700 | 1.47 | 2.26 |
900 | 2.40 | 1.60 |
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
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