Question

【題目】研究CO、CO2的回收對減少碳的排放、改善生態環境和構建生態文明具有重要的意義。回答下列問題：

（1）已知：①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=99 kJ·mol1

②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41 kJ·mol1

則反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=_________。

（2）向容積相同的三個恒容密閉容器中分別通入一定量H2、CO，控制適當條件使其發生反應：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)，反應中有關數據如下表所示：

容器	溫度/K	物質的起始濃度/mol/L		物質的平衡濃度/mol/L
		c(H2)	c(CO)	c(CH3OH)
A	350	0.40	0.20	0.16
B	350	0.80	0.40
C	T	0.40	0.20	0.05

反應從開始到達到平衡時，平均反應速率：容器A____容器C（填“＞”或“＜”，后同），容器B中CO的轉化率____80%。

（3）①CO2和H2在一定條件下能發生如下反應：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH<0。向一恒壓密閉容器中入1 mol CO2 和3 mol H2，容器中H2的平衡轉化率α隨溫度、壓強的變化如圖所示。

X表示___（填“溫度”或“壓強”），狀態A、B、C對應的平衡常數K(A)、K(B)、K(C)的相對大小順序為_____。

②向M、N兩個初始容積相同的密閉容器中各充入2 mol CO2 和6 mol H2，控制適當條件使其發生如下反應：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)ΔH<0。其中M為恒壓容器，N為恒容容器，若維持兩容器的溫度相同，則平衡時混合氣體平均相對分子質量較大的是______（填“M”或“N”）。

（4）用NaOH溶液做碳捕捉劑，在降低碳排放的同時也獲得了重要的化工產品Na2CO3。常溫下，若某次捕捉后得到pH=10的溶液，則溶液中c()∶c()=___________[K1(H2CO3)=4.4×107、K2(H2CO3)=5×1011]，溶液中c(Na+)_______ c()+2c()（填“>”“<”或“=”）。

Answer 1

【答案】58 kJ·mol1 < > 溫度 K(A)=K(B)＞K(C) M 2︰1 >

【解析】

（1）根據蓋斯定律計算；

（2）根據溫度對反應速率的影響解答；根據壓強對平衡狀態的影響判斷；

（3）①根據溫度和壓強對平衡狀態和平衡常數的影響分析解答；

②根據壓強對平衡狀態的影響結合平均摩爾質量的含義判斷；

（4）依據電離常數計算；根據電荷守恒分析解答。

（1）根據蓋斯定律，用①+②式即可得到CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=58 kJ·mol1。

（2）容器A、C中兩種反應物起始量相同，平衡時C容器中CH3OH的濃度較A容器中的小，說明C容器中溫度較高，其它條件相同時，溫度高反應速率較快，即C容器中反應速率較大。A容器中CO的轉化率為80%，B容器中反應可視為將A容器體積壓縮一半，加壓時有利于平衡正向移動，故B容器中CO的轉化率大于80%，答案為：<；>。

（3）①因正反應放熱，溫度越高H2的平衡轉化率越小，平衡常數越小，正反應是氣體分子數目減小的反應，壓強越大，H2的平衡轉化率越大，故X表示溫度、Y表示壓強。又K只與溫度有關，故K(A)=K(B)＞K(C)，答案為：溫度；K(A)=K(B)＞K(C)。

②正反應是氣體分子數目減小的反應，因此反應開始后，N容器中壓強小于M容器中的壓強；壓強越大越有利于平衡向右進行，達到平衡時容器中氣體分子數目越少，混合氣體平均摩爾質量越大，答案為：M。

（4）由+H2O +OH得：Kh==KW/Ka2，代入有關數據后可求出c()∶c()=2∶1。由電荷守恒原理得：c(Na+)+c(H+)=c()+2c()+c(OH)，由于c(OH)>c(H+)，故c(Na+)>c()+2c()，答案為：2：1；>。