Question

【题目】CO2是一种重要的化工原料，依据题给信息，回答下列问题：

Ⅰ.碳酸钠可利用CO2采用氨碱法生产

(1)碳酸钠可作为碱使用的原因是_____________（用离子方程式表示）。

(2)已知：①2NaOH(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+H2O(g) ΔH1=127.4 kJ/mol

②NaOH(s)+CO2(g)=NaHCO3(s) ΔH2=131.5kJ/mol

反应2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+ H2O(g) +CO2(g)的ΔH=___________ kJ/mol。

Ⅱ.在体积为2 L的密闭容器中，充入1mol/LCO2 和1mol/L H2，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的关系如下表：

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

回答下列问题：

(1)该反应为____________反应（选填吸热、放热）。

(2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_______________。

a.容器中压强不变 b.混合气体中 c(CO)不变

c. υ正(H2)=υ逆(H2O) d. c(CO2)=c(CO)

(3)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为____________℃。

(4)某温度下经2min反应达到平衡后c(CO)=0.8mol/L，此温度下的平衡常数为________。

Answer 1

【答案】CO32-+H2OHCO3-+OH- +135.6 吸热 bc 830 16

【解析】

I.(1)根据盐的水解规律分析碳酸钠的溶液显碱性的原因；

(2)根据盖斯定律，将①-②×2，整理可得相应反应的热化学方程式；

II.(1)根据表格数据可知：温度升高，化学平衡常数增大，利用平衡常数只与温度有关，利用化学平衡移动原理分析；

(2)该反应混合物都是气体，根据平衡时任何物质的浓度及反应速率不变分析判断；

(3)利用浓度关系，计算化学平衡常数，然后根据温度与平衡常数的关系判断温度；

(4)根据物质的起始浓度与平衡后c(CO)=0.8mol/L，用三段式计算出各种物质的浓度，带入平衡常数表达式，就可以得出该温度下的平衡常数。

(1)碳酸钠是强碱弱酸盐，在溶液中，CO32-发生水解反应，消耗水电离产生的H+，使溶液中c(OH-)>c(H+)，水解反应的离子方程式为：CO32-+H2OHCO3-+OH-；

(2)由盖斯定律可知：反应热与途径无关，只与物质的始态和终态有关，将①-②×2，整理可得相应反应的热化学方程式：2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+ H2O(g) +CO2(g)的ΔH=+135.6kJ/mol；

II.(1)根据表格数据可知：温度升高，化学平衡常数增大，由于平衡常数只与温度有关，由化学平衡移动原理可知：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，化学平衡常数增大，说明升高温度，平衡正向移动；

(2) a.由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，因此在恒温恒容或恒温恒压的条件下，容器中气体的压强始终不变，故不能据此判断反应是否处于平衡状态，a错误；

b.混合气体中c(CO)不变，说明物质的消耗速率与产生速率相等，反应处于平衡状态，b正确；

c.在任何情况下，υ正(H2)= υ正(H2O)，若υ正(H2)=υ逆(H2O)，说明υ正(H2O)= υ逆(H2O)，反应处于平衡状态，c正确；

d.c(CO2)=c(CO)时，不能说明两者不再发生变化，反应可能处于平衡状态，也可能未处于平衡状态，因此不能据此判断是否处于平衡状态，d错误；

故合理选项是bc；

(3)若某温度下，物质的平衡浓度关系为c(CO2)·c(H2)= c(CO)·c(H2O)，则化学平衡常数K=1，根据温度与平衡常数的关系可知反应温度为：830℃；

(4)可逆反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

c起始(mol/L) 1 1 0 0

c改变(mol/L) 0.8 0.8 0.8 0.8

c平衡(mol/L) 0.2 0.2 0.8 0.8

则K==16。