Question

14．降低太气中CO₂含量及有效开发利用CO₂，是科学家研究的重要课题．
（1）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：
2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=122.4kJ•mol^-1
①某温度下，将2.0molCO₂（g）和6.0molH₂（g）充入体积可变的密闭容器中，反应到达平衡时，改变压强和温度，平衡体系中．CH₃OCH₃（g）的物质的量分数变化如下表所示．

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

则P₁＞P₃ （填“＞”“＜”或“=”，下同）．若T₁、P₁，T₃、P₃时平衡常数分别为K₁、K₃，则K₁＜K₃．T₁、P₁时H₂的平衡转化率为57.14%．
②一定条件下，上述反应在密闭容器中达平衡．当仅改变影响反应的一个条件，引起的下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是cd．
a．反应物的浓度降低
b．容器内压强增大
c．正反应速率大于逆反应速率
d．化学平衡常数K增大
（2）碳酸氢钾溶液加水稀释，$\frac{c（HC{O}_{3}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$增大（填“增大”“不变”或“减小”）．用碳酸钾溶液吸收空气中CO₂，当溶液呈中性时，下列关系或说法正确的是：b．
a．c（K⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）
b．c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）
c．降低温度，c（H⁺）•c（OH^-）不变
（3）向盛有FeCl₃溶液的试管中滴加少量碳酸钾溶液，立即产生气体，溶液颜色加深，用激光笔照射能产生丁达尔效应，反应的离子方程式为2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃（胶体）+3CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）①分析图表数据，结合影响平衡因素和平衡移动原理分析，利用“定一议二”的方法分析温度一定，平衡体系中CH₃OCH₃（g）的物质的量分数随压强变化，反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向进行，平衡体系中CH₃OCH₃（g）的物质的量分数增大；反应是放热反应，温度越高，平衡逆向进行，平衡体系中CH₃OCH₃（g）的物质的量分数减小；平衡常数随温度变化；依据化学平衡三段式列式计算转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$；
②平衡一定向正反应方向移动，利用反应是气体体积减小的放热反应，增大压强、降低温度、减少生成物促进平衡正向进行；
（2）碳酸氢钾溶液中碳酸氢根离子水解显碱性，变式比值同乘以氢离子浓度，结合电离平衡常数和溶液中离子积常数分析判断，用碳酸钾溶液吸收空气中CO₂，
a、当溶渡呈中性时溶液中存在电荷守恒分析；
b、中性溶液中存在碳酸氢根离子和碳酸溶液分析判断；
c、溶液中离子积随温度变化；
（3）向盛有FeCl₃溶液的试管中滴加少量碳酸钾溶液，碳酸根离子和铁离子发生双水解反应生成氢氧化铁胶体和二氧化碳．

解答 解：（1）①2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.4kJ•mol^-1，反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向进行，平衡体系中CH₃OCH₃（g）的物质的量分数增大，P₁、P₂、P₃分析数值变化可知，平衡体系中CH₃OCH₃（g）的物质的量分数减小，说明平衡逆向进行，压强减小P₁＞P₃，反应是放热反应，温度越高，平衡逆向进行，平衡体系中CH₃OCH₃（g）的物质的量分数减小，平衡常数随温度变化，若T₁、P_l，T₃、P₃时平衡常数分别为K₁、K₃，依据数据分析，T₁＞T₃，K₁＜K₃；
依据化学平衡三段式列式计算T₁、P_l时H₂的平衡转化率，设氢气转化率为x；
             2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
起始量（mol）  2        6          0           0
变化量（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
甲醚物质的量分数=$\frac{\frac{1}{6}x}{2-\frac{1}{3}x+6-x+\frac{1}{6}x+\frac{1}{2}x}$×100%=0.10
x=$\frac{24}{7}$mol
转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$$\frac{\frac{24}{7}mol}{6mol}$=×100%=57.14%；
故答案为：＜；＞；57.14%；
②平衡一定向正反应方向移动，利用反应是气体体积减小的放热反应，增大压强、降低温度、减少生成物促进平衡正向进行；
a．反应物的浓度降低，平衡逆向进行，故a不符合；          
b．容器内压强增大，平衡向气体体积减小的方向进行，即正反应方向进行，若恒温恒容容器中加入惰气，压强增大，平衡不动，故b不符合；
c．正反应速率大于逆反应速率，反应一定正向进行，故c符合；    
d．化学平衡常数K增大，说明反应正向进行，故d符合；
故选cd；
（2）碳酸氢钾溶液中碳酸氢根离子水解显碱性，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，变式比值同乘以氢离子浓度得到$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）c（{H}^{+}）}$=$\frac{c（{H}^{+}）}{Ka}$，溶液呈碱性，加入水稀释，氢氧根离子浓度减小，依据离子积常数可知，溶液中氢离子浓度增大，比值增大；
a、当溶渡呈中性时溶液中存在电荷守恒分析，溶液中存在物料守恒为：c（K⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），得到c（K⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-），故a错误；
b、中性溶液中存在碳酸氢根离子和碳酸溶液，溶液中碳酸电离生成碳酸氢根离子和氢离子，碳酸氢根离子发生微弱的水解，溶液中存在c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），故b正确；
c、溶液中离子积随温度变化，降低温度，离子积发生变化，故c错误；
故选b；
故答案为：增大；b；
（3）向盛有FeCl₃溶液的试管中滴加少量碳酸钾溶液，碳酸根离子和铁离子发生双水解反应生成氢氧化铁胶体和二氧化碳，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃（胶体）+3CO₂↑，
故答案为：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃（胶体）+3CO₂↑．

点评 本题考查了化学平衡、平衡常数影响因素分析判断，概念的计算应用，电解质溶液中离子浓度大小比较，电离平衡常数的分析应用，离子方程式书写方法，掌握基础是关键，题目难度中等．