Question

(17分)合成氨工业上常用下列方法制备H₂：
方法：
方法：

试计算25℃时由方法②制备l000g H₂所放出的能量为_________ kJ。
（2）在一定的条件下，将C(s)和H₂O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器，发生反应：
其相关数据如下表所示：

①T₁_________T₂（填“>”、“=”或“<”）；
T₁℃时，该反应的平衡常数K="_________" 。
②乙容器中，当反应进行到1.5min时，H₂O(g)的物质的量浓度范围是_________。
③一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是_________。
A．
B．混合气体的密度保持不变

D．混合气体的平均相对分子质量保持不变
④某同学为了研究反应条件对化学平衡的影响，测得逆反应速率与时间的关系如图所示：

可见在t₁、t₃、t₅、t₇时反应都达了到平衡状态，如果t₂、t₄、t₆、t₈时都只改变了一个反应条件，则从t₁到t₈哪个时间段H₂O (g)的平衡转化率最低_________，t₄时刻改变的条件是__________。
⑤在25 ℃时，c mol/L，的醋酸与0.02mol/L NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性，
用含c的代数式表示CH₃COOH的电离常数Ka=_________。

Answer 1

（17分）（1）20500kJ （2分）
（2）①  > （2分）  12.8（2分） 
② <1.4mol/L （2分） 
③BD（选全得2分，漏选得1分，有错选0分）
④t₇-t₈（或“t₇到t₈”）（2分） 降低温度（2分）
⑤ 2×10^-9/(c-0.02) （3分）

解析试题分析：（1）根据盖斯定律得由方法②制取氢气的热化学方程式可由已知中的反应得到，每生成1mol氢气放出的热量=①-②-③=（394-111-242）kJ=41kJ，1000g氢气的物质的量是500mol，所以制备l000g H₂所放出的能量为500×41=20500kJ；
（2）①由表中数据可计算各物质的平衡浓度，所以T₁的化学平衡常数K₁=1.6²×0.8/0.4²=12.8，同理可计算T₂的平衡常数K₂=1.35，因为该反应是吸热反应，K₁> K₂，所以T₁>T₂
②反应进行到一半时，若按反应速率一直不变计算，1.5min时水蒸气的浓度是2mol/L-0.6mol/L=1.4mol/L,但是反应速率随反应的进行逐渐减小，前一半的反应速率大于后一半的反应速率，所以消耗水蒸气的浓度较大，则剩余水蒸气的浓度应小于1.4mol/L；
③A、平衡时氢气的正反应速率是二氧化碳逆反应速率的2倍，错误；B、该反应有固体参与，所以气体的质量一直在变，当达到平衡时气体的质量不再变化，容器的体积一直不变，所以当气体的密度不变时证明已达平衡状态，正确；C、气体的浓度之比符合化学计量数之比时 不能判断平衡是否到达，错误；D、混合气体的质量与气体的物质的量在未达平衡时一直在变，即气体的平均相对分子质量在变，平衡时混合气体的质量、物质的量均固定，混合气体的平均相对分子质量不再变化，正确，答案选BD；
④H₂O (g)的平衡转化率最低，证明平衡一直逆向移动，t₂～t₄逆反应速率陡然增大后减小至不变，说明改变的一个条件是增大压强，平衡逆向移动；t₄～t₆逆反应速率陡然减小至不变，说明改变的条件是降低温度，平衡逆向移动；t₆～t₇逆反应速率先不变再逐渐增大至不变，说明改变的条件是又充入了水蒸气，虽然平衡正向移动，但水蒸气的转化率降低了，所以水蒸气的转化率最低的是t₇-t₈；t₄时刻改变的条件是降低温度；
⑤混合溶液呈中性证明c（OH^－）= c(H^＋)=1×10^-7mol/L，根据电荷守恒得c(Na⁺)=c(CH₃COO^-)=0.01mol/L，因为醋酸钠溶液呈碱性，现在溶液呈中性，说明醋酸过量，所以剩余醋酸的物质的量浓度是(c-0.02)/2mol/L，则产生的电离平衡常数K= c(H^＋) c(CH₃COO^-)/ c(CH₃COOH)= 2×10^-9/(c-0.02)。
考点：考查化学平衡状态的判断，转化率的判断，对图像的分析，反应热效应的计算，混合溶液的计算