Question

【题目】碳及其化合物在工农业上有重要作用。

Ⅰ、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）＋H2（g） CO（g）＋H2O（g），其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示：

T/℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列问题：

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K＝___________。该反应为__________（填“吸热”或“放热”）反应。

（2）某温度下平衡浓度符合下式： c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O），该温度下加入1 mol CO2（g）和1 mol H2（g），充分反应，达到平衡时，CO2的转化率为______________。

（3）在800 ℃时发生上述反应，某时刻测得容器内各物质的浓度分别为c（CO2）为2 mol/L，c（H2）为1.5 mol/L，c（CO）为1 mol/L，c（H2O）为3 mol/L，则正、逆反应速率的比较为：v正___________v逆（填“＞”“＜”或“＝”）。

Ⅱ、工业上用CO2和H2反应合成甲醚。已知：

CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H1=-53.7kJmol-1
CH3OCH3（g）+H2O（g）═2CH3OH（g）△H2=+23.4kJmol-1
则2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H3=_______________kJ·mol-1。

Ⅲ、常温下用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，在该溶液中，c（NH4+）________（填“>”、“<”或“＝”）c（HCO3—）；反应NH4+＋HCO3—＋H2ONH3·H2O＋H2CO3的平衡常数K＝__________。（已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb＝2×10－5，H2CO3的电离平衡常数K1＝4×10－7，K2＝4×10－11）

Answer 1

【答案】 吸热 50% ＜ －130.8 ＞ 1.25×10-3

【解析】Ⅰ、(1)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数表达式K=，由表中数据可知，升高温度，平衡常数增大，说明升高温度，平衡正向移动，故正反应为吸热反应，故答案为： ；吸热；

(2)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)c(H2)=c(CO)c(H2O)，说明平衡常数K=1，故温度为830℃；CO2、H2的起始物质的量之比等于化学计量数之比，则二者平衡浓度相等，由CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，可知平衡时CO(g)、H2O(g)浓度相等，结合平衡常数K==1，可知平衡时c(CO2)=c(H2)=c(CO)=c(H2O)，根据碳元素守恒可知，平衡时n(CO2)=n(CO2)= =0.5mol，故二氧化碳的转化率为×100%=50%，故答案为：50%；

(3)此时浓度商Qc==1＞800℃时平衡常数K=0.9，反应向逆反应方向移动，则v(正)＜v(逆)，故答案为：＜；

Ⅱ、已知：①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJmol-1，②CH3OCH3(g)+H2O(g) ═2CH3OH(g)△H2=+23.4kJmol-1，根据盖斯定律，①×2-②可得：2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g) +3H2O(g)，△H3=2△H1-△H2=2×(-53.7kJmol-1)-23.4kJmol-1 =-130.8kJmol-1，故答案为：-130.8；

Ⅲ、根据盐类水解规律，已知NH3·H2O的电离平衡常数K=2×10-5，H2CO3的电离平衡常数K1=4×10-7，K2=4×10-11，所以碳酸氢根的水解程度更大，所以NH4HCO3显碱性；在NH4HCO3溶液中，c(NH4+)＞c(HCO3-)；反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K==×===1.25×10-3，故答案为：＞； 1.25×10-3。