Question

【題目】CO2是廉價的碳資源，其綜合利用具有重要意義。

（1）CO2與CH4經催化重整反應CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H=+120kJ·mol-1可以制得合成氣。

已知上述反應中相關物質所含化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	C-H	C=O	H-H	C≡O(CO)
鍵能/kJ·mol-1	a	b	c	x

①x=___。

②分別在恒溫密閉容器A(恒容)、B(恒壓，體積可變)中，加入CH4和CO2各1mol的混合氣體，起始體積均為VL。相同溫度下兩容器中反應達平衡后吸收熱量較多的是___ (填“A”或“B”)。保持A容器的體積和B容器壓強不變，寫出一種能使A、B兩容器中各物質的體積分數相同的方法：___。

③某溫度下，在體積為2L的恒容密閉容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化劑進行反應，達到平衡時CO2的體積分數為，該溫度下反應的平衡常數為___。

（2）CO2可以被NaOH捕獲。所得溶液中含碳微粒的分布百分數隨pH的變化如圖所示。H2CO3的二級電離平衡常數Ka2=___。pH=5.4時，φ(A)：φ(B)=___。

Answer 1

【答案】2a+b-c-60 B 適當升高容器A的溫度(適當降低容器B的溫度) 10-10.3 10：1

【解析】

（1）①焓變△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能；

②該反應正向是體積增大的吸熱反應，容器A是恒溫恒容條件，達到平衡時容器內壓強增大，容器B是恒溫恒壓條件，容器B的反應達到平衡后、適當增大壓強得到容器A的平衡，則容器B的平衡逆向移動，結合壓強的影響分析反應熱；兩容器中反應達平衡后，容器A中反應物CH4、CO2的體積分數大、生成物CO、H2的體積分數小，保持A容器的體積和B容器壓強不變時，可采取改變溫度使A、B兩容器中各物質的體積分數相同；
③結合反應三段式計算達到平衡時各物質的濃度，帶入表達式進行計算。

（2）平衡常數，溶液中含碳微粒的分布百分數隨pH的變化圖可知，A曲線代表、B曲線代表、C曲線代表，B曲線和C曲線交點處碳酸氫根和碳酸根濃度相同；溶液中φ（A）：φ（B）=c（H2CO3）：c（HCO3-），結合H2CO3的電離平衡常數Ka1計算。

焓變反應物的總鍵能生成物的總鍵能，則，

故答案為：；

該反應正向是體積增大的吸熱反應，容器A是恒溫恒容條件，達到平衡時容器內壓強增大，容器B是恒溫恒壓條件，容器B的反應達到平衡后增大壓強，平衡逆向移動，放出熱量，所以兩容器中反應達平衡后吸收熱量較多的是B容器；兩容器中反應達平衡后，容器A中反應物、的體積分數大、生成物CO、的體積分數小，保持A容器的體積和B容器壓強不變時，適當升高容器A的溫度使平衡正向移動，使、的體積分數減小、生成物CO、的體積分數增大或適當降低容器B的溫度使平衡逆向移動，使反應物、的體積分數增大、生成物CO、的體積分數減小，故答案為：B；適當升高容器A的溫度適當降低容器B的溫度；

反應三段式為

達到平衡時的體積分數為，即，解得，平衡濃度：、、，平衡常數，

故答案為：；

由溶液中含碳微粒的分布百分數隨pH的變化圖可知，A曲線代表、B曲線代表、C曲線代表，時，溶液中的，的二級電離平衡常數；時，溶液中的，的電離平衡常數，即，所以時，：：：：1，

故答案為：；10：1。