Question

近年来，碳和碳的化合物在生产生活实际中应用广泛。

(1)在2升的密闭容器中，充有2mol CO与4mol 水蒸气，在催化剂作用下进行如下化学反应：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，CO的转化率和温度t的关系如下表：

t(℃)	750	850	1000
CO%	0.7	2/3	0.5

 

1000℃时该反应的平衡常数为___________________。850℃时，向该容器中重新通入1mol CO、1.5mol H₂O、0.5mol CO₂和2molH₂，此时反应___________(填“向右进行”、“向左进行”或“处于平衡状态”)。

(2)已知：C(s)＋O₂ (g) ===CO₂(g) △H₁=﹣393.5kJ·mol^－1

2H₂(g)＋O₂(g)=== 2H₂O(g) △H₂=﹣483.6kJ·mol^－1

C(s)＋H₂O(g)=== CO(g)＋H₂(g) △H₃=+131.3kJ·mol^－1

则CO和H₂O生成CO₂和H₂的热化学方程式为_______________________________。

(3) 目前工业上可用CO₂来生产燃料甲醇，有关反应为：

CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH＝-49.0 kJ·mol^－1。现向体积为1 L的密闭容器中，充入

1mol CO₂和3mol H₂，反应过程中测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂)＝_____________；

②若改变条件使平衡向正反应方向移动，则平衡常数______________(填序号)

a．可能不变     b．可能减小    c．可能增大   d．不变、减小、增大皆有可能

(4)NaHCO₃的水溶液呈碱性，其原因是(用文字叙述)_______________________。常温下，向100mL

0.2mol/LNaHCO₃溶液中滴加amol/L的醋酸溶液，当滴加到溶液呈中性时，所用去的醋酸体积刚好也

为100mL，此时醋酸的电离常数为b， 用含b的代数式表示醋酸的浓度a=_____________________。

 

Answer 1

【答案】

(14分，每空2分) (1)1/3，向右进行  (2)CO(g)+H₂O(g)＝CO₂(g)+H₂(g)  △H＝－41.2 kJ/mol

(3)①0.225mol·L^－1·min^－1(单位和数值各1分)  ②ac(对一个给1分，错一个倒扣1分)

(4)HCO₃^－水解程度大于其电离程度。

a＝0.2(10^－7+b)/b或a＝(10^－7＋b)/5b(其他表示形式，只要正确均给分)

【解析】

试题分析：（1）       CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)

起始浓度（mol/L）    1       2           0     0

转化浓度（mol/L）   0.5     0.5         0.5   0.5

平衡浓度（mol/L）   0.5     1.5         0.5   0.5

因为化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据反应的化学方程式可知，该反应的平衡常数K＝＝；根据表中数据可知，升高温度，CO的转化率降低。这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此平衡常数减小，所以850℃时的平衡常数大于。850℃时，向该容器中重新通入1mol CO、1.5mol H₂O、0.5mol CO₂和2molH₂，此时Q＝＝，所以反应向右进行。

（2）根据热化学方程式①C(s)＋O₂ (g) ===CO₂(g) △H₁=﹣393.5kJ·mol^－1、②2H₂(g)＋O₂(g)=== 2H₂O(g) △H₂=﹣483.6kJ·mol^－1、③C(s)＋H₂O(g)=== CO(g)＋H₂(g) △H₃=+131.3kJ·mol^－1并依据盖斯定律可知①－②－③即得到CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g)，则该反应的反应热△H＝－393.5kJ/mol＋483.6kJ/mol－131.3kJ/mol＝－41.2 kJ/mol。

（3）①根据图像可知，反应进行到10min时，反应达到平衡状态。此时生成甲醇的浓度是0.75mol/L，则根据方程式可知，消耗氢气的浓度是0.75mol/L×3＝2.25mol/L，所以氢气的反应速率v(H₂)＝2.25mol/L÷10min＝0.225mol·L^－1·min^－1。

②如果温度不变，改变条件使平衡向正反应方向移动，则平衡常数不变；由于正反应是放热反应，因此降低温度平衡向正反应方向进行，平衡常数增大，因此正确的答案选ac。

（4）由于HCO₃^－的水解程度大于HCO₃^－的电离程度，所以碳酸氢钠溶液显碱性。醋酸的酸性强于碳酸氢钠的，因此反应中有CO₂气体生成。根据电荷守恒可知c(Na^＋)＋c(H^＋)＝c(OH^－)＋c(CH₃COO^－)，溶液显中性，则c(H^＋)＝c(OH^－)＝10^－7mol/L，所以c(CH₃COO^－)＝c(Na^＋)＝0.2mol/L÷2＝0.1mol/L，所以溶液中c(CH₃COOH)＝0.5amol/L－c(CH₃COO^－)＝0.5amol/L－0.1mol/L，所以根据电离平衡常数表达式可知b＝，即b＝，解得a＝。

考点：考查平衡常数、反应热、电离平衡常数、反应速率的计算、热化学方程式的书写以及外界条件对平衡状态的影响、水解平衡和电离平衡的判断等