Question

13．甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，请回答下列问题：
（1）一定温度下，在一恒容的密闭容器中，由CO和H₂合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）．下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是C（填序号）
A．每消耗1mol CO的同时生成2molH₂
B．混合气体的平均摩尔质量不再变化
C．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等
D．容器的总压强不再发生变化
（2）CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图1所示，B、C两点的平衡常数K（B）＞K（C）（填“＞”、“=”或“＜”），你判断的理由是由图可知，随着温度的升高CO的转化率降低，该反应为放热反应，放热反应的平衡常数随温度升高而减小，要在提高CO平衡转化率的同时加快反应速率，可采取的措施是增大压强或增大H₂的浓度（任写一条）．
（3）向等物质的量浓度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量．其中H₂S、HS^-、S^2-的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与滴加盐酸体积的关系如图2所示（忽略滴加过程H₂S气体的逸出）．试分析：
①B曲线代表HS^-的分布分数变化；滴加过程中，溶液中一定成立：c（Na⁺）=c（Na⁺）=3[c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）]．（用溶液中的相关微粒浓度表示）
②若M点溶液pH约为7，则H₂S第一步的电离平衡常数K_a=1×10^-7．

Answer 1

分析 （1）达到化学平衡时，正逆反应速率相等，各个组分的浓度不随着时间的变化而变化，根据化学平衡的特征，由此衍生出的一系列物理量都不变，据此来判断；
（2）化学反应的平衡常数随着温度的变化而变化；增大压强或增大H₂的浓度，可提高CO平衡转化率的同时加快反应速率；
（3）①向等物质的量浓度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸，盐酸和氢氧化钠先反应，然后和硫化钠反应，结合图1所示H₂S、HS^-、S^2-的分布分数进行解答；NaHS的含量先增加后减少；根据物料守恒可求得滴加过程中，溶液中微粒浓度大小关系；
②根据电离平衡和水解规律可得M点时，溶液呈中性．

解答 解：（1）A．每消耗1molCO的同时生成2molH₂，能证明正逆反应速率是相等的，故A错误；
B、该反应是一个前后气体系数和变化的反应，当混合气体总物质的量不变，达到额化学平衡状态，故B错误；
C．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等，不能证明正逆反应速率是相等的，此时不一定达到化学平衡，故c正确
D．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化，是化学平衡状态的特征，故D错误．
故选C；
（2）根据图中CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系，当温度升该时，一氧化碳的转化率逐渐减小，所以化学平衡向左移动，所以平衡常数减小，又C点温度比B高，所以K（B）＞K（C），增大压强或增大H₂的浓度，可提高CO平衡转化率的同时加快反应速率
故答案为：＞； 由图可知，随着温度的升高CO的转化率降低，该反应为放热反应，放热反应的平衡常数随温度升高而减小；增大压强或增大H₂的浓度；
（3）①向等物质的量浓度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸，盐酸和氢氧化钠先反应，然后和硫化钠反应，A表示含硫微粒浓度减小为S^2-，B先增加后减少为HS^-，C浓度一直在增加为H₂S，向等物质的量浓度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸，因体积相同，设Na₂S、NaOH各为1mol，则n（Na）=3n（S），溶液中含硫的微粒为HS^-、S^2-、H₂S，则c（Na⁺）=3[c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）]，或溶液中存在电荷守恒得到c（Na⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-）+c（HS^-）+2c（S^2-）-c（H⁺）；
故答案为：HS^-；c（Na⁺）=3[c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）]，或c（Na⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-）+c（HS^-）+2c（S^2-）-c（H⁺）；
②B为HS^-，C表示H₂S，当滴加盐酸至M点时，表示两者含量相等，所以K_a=$\frac{c（HS）•c（{H}^{+}）}{c（{H}_{2}S）}$=c（H⁺）=1×10^-7，故答案为：1×10^-7．

点评 本题考查盖斯离子浓度大小比较、平衡状态判断等，侧重于学生的分析能力的考查，为高考常见题型，题目难度较大，注意利用守恒思想比较溶液中微粒浓度大小．