Question

【題目】深入研究碳元素的化合物有重要意義，回答下列問題：

（1）已知在常溫常壓下：①CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g) △H=－359.8kJ·mol－1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=－556.0kJ·mol－1

③H2O(g)=H2O(l) △H=－44.0kJ·mol－1

寫出體現甲醇燃燒熱的熱化學方程式______________。

（2）在恒溫、恒容密閉容器中加入H2C2O4，發生反應：H2C2O4(s)CO2(g)+CO(g)+H2O(g)，下列敘述能說明反應已經達到平衡狀態的是_____。

A．壓強不再變化 B．CO2(g)的體積分數保持不變

C．混合氣體的密度不再變化 D．混合氣體的平均摩爾質量保持不變

（3）合成尿素的反應為 2NH3(g) + CO2(g) =CO(NH2)2(s) + H2O(g)。t℃時，若向容積為2L的密閉容器中加入3mol NH3和1molCO2，達到平衡時，容器內壓強為開始時的0.75倍。則t℃時的化學平衡常數為_____，若保持條件不變，再向該容器中加入0.5molCO2和1molH2O，NH3的轉化率將_____(填“增大”、“減小”或“不變”)。

（4）用化學用語和相關文字從平衡移動的角度分析AlCl3溶液可以溶解CaCO3固體的原因是__________。

（5）常溫下，測得某CaCO3的飽和溶液pH=10.0，忽略CO32－的第二步水解，碳酸根的濃度約為c(CO32-)=____mol/L。(已知：Ka1(H2CO3)=4.4×10-7 Ka2(H2CO3)=4.7×10-11)。碳酸鈣飽和溶液中的離子濃度由大到小排序___________。

Answer 1

【答案】CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.8kJ·mol-1 AC 1 減小 Al3+ +3H2O3Al(OH)3+3H+、CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32－(aq)，水解產生的H+與CO32－結合，促進CaCO3的溶解平衡向右移，使CaCO3溶解 4.7×10-5 c(Ca2+)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(HCO3-)＞c(H+)

【解析】

(1)已知：①CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(g)；△H=-359.8kJmol-1；②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)；△H=-556.0kJmol-1；③H2O(g)═H2O(l)；△H=-44.0kJmol-1；根據蓋斯定律：①+×②+2×③得CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)，由此計算△H；

(2)根據化學平衡狀態特征分析；

(3)t℃時，若向容積為2L的密閉容器中加入3mol NH3和1molCO2，達到平衡時，容器內壓強為開始時的0.75倍，結合三行計算列式計算，氣體壓強之比等于氣體物質的量之比，平衡常數K=，再向該容器中加入0.5molCO2和1molH2O，計算此時濃度商和平衡常數比較判斷反應進行的方向；

(4)AlCl3溶液水解顯酸性，結合CaCO3的溶解平衡分析可得；

(5)常溫下，測得某CaCO3的飽和溶液pH=10.0，由可知CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq)，且CO32-+H2OHCO3-+OH-，水解Kh=，以此計算c(CO32-)，溶液中c(Ca2+)=c(CO32-)+c(HCO3-)；在碳酸鈣飽和溶液中存在CO32-的分步水解，且一級水解程度大于二級水解，由此確定離子濃度的大小。

(1)已知：①CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(g)；△H=-359.8kJmol-1；②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)；△H=-556.0kJmol-1；③H2O(g)═H2O(l)；△H=-44.0kJmol-1；根據蓋斯定律：①+×②+2×③得CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O，則△H=(-359.8kJmol-1)+×(-556.0kJmol-1)+2×(-44.0kJmol-1)=-725.8 kJmol-1，故甲醇燃燒熱的熱化學方程式為CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O △H=-725.8 kJmol-1；

(2)在恒溫、恒容密閉容器中加入H2C2O4，發生反應：H2C2O4(s)CO2(g)+CO(g)+H2O(g)；A．反應氣體增多，開始壓強增大，平衡時，壓強不再變化，故A正確；

B．只有生成物為氣體，CO2(g)的體積分數保持占，故B錯誤；

C．根據ρ=，V不變，氣體的質量增大，混合氣體的密度不再變化，反應達到平衡，故C正確；

D．只有生成物為氣體，根據質量守恒定律，混合氣體的平均摩爾質量始終等于草酸的摩爾質量，故D錯誤；

故答案為AC；

(3)t℃時，若向容積為2L的密閉容器中加入3mol NH3和1molCO2，達到平衡時，結合三行計算列式計算，設反應的二氧化碳為x；

2NH3(g)+CO2(g)CO(NH)2(s)+H2O(g)

起始量(mol) 3 1 0

變化量(mol) 2x x x

平衡量(mol)3-2x 1-x x

氣體壓強之比等于氣體物質的量之比，容器內壓強為開始時的0.75倍，3-2x+1-x+x=(3+1)×0.75，解得：x=0.5mol，則反應的平衡常數K==1；

再向該容器中加入0.5molCO2和1molH2O，濃度商Qc==1.5＞K=1，平衡逆向進行，NH3的轉化率將減小；

(4)CaCO3在溶液中有溶解平衡：CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq)，Al3+ 水解顯酸性，存在的水解反應式為Al3+ +3H2O3Al(OH)3+3H+，溶液中H+與CO32-結合，促進CaCO3的溶解平衡向右移，使CaCO3溶解，故AlCl3溶液可以溶解CaCO3固體；

(5)常溫下，測得某CaCO3的飽和溶液pH=10.0，則c(OH-)=10-4mol/L，溶液中有：CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq)，且CO32-+H2OHCO3-+OH-，則c(HCO3-)=c(OH-)=10-4mol/L，水解Kh==，即=，則c(CO32-)=4.7×10-5mol/L；在碳酸鈣飽和溶液中存在溶解平衡CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq)和CO32-的分步水解，且一級水解程度大于二級水解，結合溶液顯堿性，可知碳酸鈣飽和溶液中的離子濃度由大到小排序c(Ca2+)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(HCO3-)＞c(H+)。