Question

【題目】低碳經濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式，低碳經濟的概念在中國正迅速從高端概念演變成全社會的行為，在新能源汽車、工業節能等多個領域都大有作為．請運用化學反應原理的相關知識研究碳及其化合物的性質

（1）工業上可利用CO或CO2來制備燃料甲醇．

已知：800℃時，化學反應①、反應②對應的平衡常數分別為2.5、1.0

反應①：2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）△H=-90.8kJmol-1

反應②：H2（g）+CO2（g）H2O（g）+CO（g）△H=+41.2kJmol-1

寫出用CO2與H2反應制備甲醇的熱化學方程式___________．

800℃時該反應的化學平衡常數K的數值為___________．

（2）現將不同量的CO2(g)和H2(g)分別通入到容積為2L的恒容密閉容器中發生反應: CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）ΔH=+41.2KJ/mol，得到如下二組數據：

實驗組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		CO2(g)	H2(g)	H2O(g)	CO2(g)
1	900	4	2	1.6	2.4	2
2	900	a	b	c	d	t

實驗2中，若平衡時，CO2(g)的轉化率小于H2(g).則a、b必須滿足的關系是__________。

若在900℃時，另做一組實驗，在此容器中加入10molCO2(g)，5molH2，2molCO，5molH2O(g)，則此時v正____v 逆(填“<”>“或“=”)。

（3）工業上可通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反應的熱化學方程式為:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g) ΔH=-29.1 kJ·mol-1，科研人員對該反應進行了研究，部分研究結果：

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①從反應壓強對甲醇轉化率的影響“效率”看，工業制取甲酸甲酯應選擇的壓強是________。 （填“3.5×106 Pa”、 “4.0×106 Pa”或““5.0×106 Pa”）。

②實際工業生產中采用的溫度是80℃，其理由是_________________。

（4）常溫下，向20.0mLcmol/L的氨水中滴加20mL.0.2mol/LHNO3溶液后，恰好使溶液顯中性(設混合溶液總體積為兩溶液體積之和)。計算常溫下NH3·H2ONH4++OH-的電離平衡常數K(NH3·H2O)=_________(用含c的式子表示)。

Answer 1

【答案】 3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.6kJ/mol 2.5 a>b < 4.0×10 6 Pa 高于80℃時，溫度對反應速率影響較小;且反應放熱，升高溫度時平衡逆向移動，轉化率降低

【解析】(1)反應①+反應②即得3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.6kJ/mol；反應①的平衡常數K1=2.5，反應②的平衡常數K2=1.0，則K=K1×K2=2.5。

(2)根據反應CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）ΔH= +41.2KJ/mol可得，CO2(g)和H2(g)的化學計量數相等，即達到平衡時的改變量相等，則起始量大的物質轉化率小，所以實驗2平衡時，要使CO2(g)的轉化率小于H2(g)，則a>b；實驗1的平衡常數K1= ，在相同條件下，向此容器中加入10molCO2(g)， 5molH2，2molCO，5molH2O(g)時，KQ= >，則反應向逆向進行，即v正 < v逆。

(3)①從壓強對甲醇轉化率的影響圖象上可得，應選擇在4.0×106 Pa下進行，此時轉化率較高，若再加壓，盡管轉化率有所提高，但提高的很小，所以采用更高的壓強不太合適，故選擇4.0×106 Pa；②由壓強一定時溫度對反應速率的影響圖象可知，當溫度高于80℃時，溫度的升高對反應速率影響較小，且該反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，轉化率降低。

(4) 常溫下，20.0mLcmol/L的氨水與20mL.0.2mol/LHNO3溶液反應后恰好使溶液呈中性，即c(H+)=c(OH—)=1.0×10 -7mol/L，由電荷守恒可得，混合溶液中c(NO3—)= c(NH4+)= 0.1mol/L，溶液中c(NH3·H2O)= ，所以常溫下NH3·H2ONH4++OH-的電離平衡常數K(NH3·H2O)= = mol/L