Question

【題目】降低大氣中CO2的含量及有效地開發利用CO2，已引起了全世界的普遍重視

（1）CO2加氫合成DME（二甲醚）是解決能源危機的研究方向之一。

①2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g) △H= -122.4kJ·mol-1

某溫度下，將2.0 mol CO2(g) 和6.0 mol H2(g)充入容積為2 L的密閉容器中，反應到達平衡時，改變壓強和溫度，平衡體系中 CH3OCH3(g) 的物質分數變化情況如圖所示，則P1_______P2（填“>”“<”或“=”，下同）。若T1、P1，T3、P3時平衡常數分別為K1、K3，則K1________K3，T1、P1時H2的平衡轉化率為______________。

②在恒容密閉容器里按體積比為1∶3充入二氧化碳和氫氣，一定條件下反應達到平衡狀態。當改變反應的某一個條件后，下列能說明平衡一定向逆反應方向移動的是______（填序號）。

A．反應物的濃度增大 B．混合氣體的密度減小

C．正反應速率小于逆反應速率 D．氫氣的轉化率減小

（2）將一定量的CO2氣體通入氫氧化鈉的溶液中，向所得溶液中邊滴加稀鹽酸邊振蕩至過量、產生的氣體與加入鹽酸物質的量的關系如圖（忽略氣體的溶解和HCl的揮發）。請回答：當加入HCl 的物質的量為1 mol時，溶液中所含溶質的化學式__________，a點溶液中各離子濃度由大到小的關系式為____________________________________。

（3）CO2在自然界循環時可與CaCO3反應，CaCO3是一種難溶物質，其Ksp = 2.8×10－9。CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，現將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合，若混合前Na2CO3溶液的濃度為2×10－4 mol·L－1，則生成沉淀加入CaCl2溶液的最小濃度為___________ mol·L－1。

Answer 1

【答案】> <57.1%CNa2CO3、NaClc(Na+) > c(Cl－) > c(HCO3－) > c(OH－) > c(H+) > c(CO32－)5.6×10-5

【解析】

（1）①2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H= -122.4kJ·mol-1，該反應為氣體分子數減少的放熱反應，所以平衡時，二甲醚的百分含量隨溫度升高而減少、隨壓強增大而增大，該反應的平衡常數隨溫度升高而減小。由圖可知，在相同溫度、p1和p2兩種不同壓強下，p1對應的二甲醚的百分含量較高，所以p1＞p2；在相同壓強、T1和T3兩種不同溫度下，T3對應的二甲醚的百分含量較高，所以，T1＞T3，由于化學平衡常數只與溫度有關，所以，若T1、P1，T3、P3時平衡常數分別為K1、K3，則K1＜K3。T1、P1時，若H2的平衡轉化率為為a，則H2的變化量為6.0a，CO2、CH3OCH3、H2O的變化量分別為2.0a、1.0a、3.0a，因為二甲醚的體積分數為0.1，所以，解之得，H2的平衡轉化率為57.1%。②在恒容密閉容器里按體積比為1：3充入二氧化碳和氫氣，一定條件下反應達到平衡狀。當改變反應的某一個條件后，A. 反應物的濃度增大，可能是增大了反應物的濃度（再加入少量的反應物）使平衡向正反應方向移動的結果，也可能是增大生成物濃度（或升高溫度）使平衡向逆反應方向移動的結果； B. 混合氣體的密度減小，有可能是減小反應物濃度使平衡逆向移動，也有可能是減小生成物濃度（如降低溫度使部分水液化）使平衡正向移動的結果；C. 正反應速率小于逆反應速率，平衡一定向逆反應方向移動；D. 氫氣的轉化率減小，可能是增大氫氣的濃度（再加入少量氫氣）使平衡正向移動的結果，也可能是升高溫度使平衡逆向移動的結果。綜上所述，能說明平衡一定向逆反應方向移動的是C；（2）由圖可知，反應明顯分為兩個階段，前后兩個階段所消耗的HCl的物持的量之比為3:2，說明原溶液中的溶質為碳酸鈉和氫氧化鈉，且兩者物質的量之比為2:1，兩者物質的量分別是2mol、1mol。通入1mol HCl時，氫氧化鈉恰好反應完全，溶液中所含溶質為Na2CO3、NaCl。a點溶液中有3mol NaCl和1molNaHCO3，由于碳酸氫根離子的水解程度大于電離程度，所以，各離子濃度由大到小的關系式為c(Na+)＞c(Cl-)＞c(HC03-)＞c(OH-)＞c(H+)＞c(CO32-)；（3）CO2在自然界循環時可與CaCO3反應，CaCO3是一種難容物質，其Ksp = 2.8×10－9。CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，現將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的濃度為2×10－4mol·L-1，則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為mol·L-1。