Question

【题目】某化工厂生产新型清洁燃料甲醚（CH3-O-CH3）的流水线反应原理为：在 10L 的反应容器内进行的反应①的化学平衡常数表达式为K=[CO][H2]/[H2O]。反应②的热化学方程式为：3H2（g）+3CO（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）+Q。反应③为：CO2+NH3+H2O→NH4HCO3,完成下列填空：

（1）反应①的方程式为______。经3min反应容器内的水蒸气从20.0mol变为 2.0mol，则此 3min 内 CO 的平均反应速率V（CO）=______。

（2）能判断反应①已达化学平衡状态的是（选填编号）______。

A．在消耗 n 摩尔氢气的同时产生 n 摩尔的水

B．容器内气体的平均相对分子质量保持不变

C．容器内所有的物质的总物质的量保持不变

D．化学反应速率：V（逆）（H2O）=V（正）（CO）

（3）已知升高温度，反应②的化学平衡常数会减小，则反应②的热化学方程式中的Q（选填“＞”或“＜”）______0。该反应的逆反应速率V（逆）随时间 t 变化的关系如图一所示，则在 t2时改变的反应条件是______。

（4）在不同温度下，反应容器内甲醚（CH3OCH3）的浓度c（CH3OCH3）随时间t 变化的状况如图二所示。则反应温度 T1（选填“＞”、“=”或“＜”）______T2。

（5）若反应③得到的是一种纯净常见化肥的溶液。经测定溶液中也存在 NH3H2O 分子和CO32-离子，试用化学用语表示产生这两种微粒的原因：______，______。相同温度下，都为 0.1mol/L的 NaHCO3溶液甲和 NH4HCO3溶液乙相比较，溶液中c（CO32-）甲（选填“＞”、“=”或“＜”）甲______乙。

Answer 1

【答案】C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g） 0.6mol/（Lmin） B、D ＞ 增大压强（或压缩反应容器体积） ＜ NH4HCO3=NH4++HCO3-,NH4++H2ONH3H2O+H+ HCO3-H++CO32 ＞

【解析】

(1)根据反应①的平衡常数表达式，CO和H2是生成物，H2O(g)是反应物，再由元素守恒配平方程式，根据v=计算化学反应速率；

(2)可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；

(3)升高温度，反应②的化学平衡常数会减小，说明温度升高不利于反应正向进行，根据图象，t2时刻速率突然增大，并且不断增大，然后趋于平衡；

(4)温度升高，化学反应速率加快，到达平衡的时间缩短，据此判断；

(5)根据影响盐类水解的因素分析。

(1)根据反应①的平衡常数表达式可知CO和H2是生成物，H2O(g)是反应物，所以方程式为：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)；经3min反应容器内的水蒸气从20.0mol变为2.0mol，即△n(H2O)=20.0mol-2.0mol=18mol，根据方程式，则△n(CO)=△n(H2O)=18mol，所以v(CO)==0.6mol/(Lmin)，故答案为：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)；0.6mol/(Lmin)；

(2)A．在消耗n摩尔氢气的同时产生n摩尔的水，整个反应过程都是如此，不能判断化学平衡，故A错误；

B．容器内气体的平均相对分子质量数值上=，反应前后气体m改变，n改变，所以容器内气体的平均相对分子质量改变，当其不变时可以说明化学平衡，故B正确；

C．容器内所有的物质的总物质的量保持不变，由于整个反应前后，反应物和生成物的总物质的量始终不变，不可以说明化学平衡，故C错误；

D．反应到达平衡时，v正=v逆，则v(逆)(H2O)=v(正)(H2O)，根据方程式可知v(正)(CO)=v(正)(H2O)，所以v(逆)(H2O)=v(正)(CO)可以说明化学平衡，故D正确，

故答案为：B、D；

(3)升高温度，反应②的化学平衡常数会减小，说明温度升高不利于反应正向进行，正反应放热，所以Q＞0；根据图象，t2时刻速率突然增大，并且不断增大，然后趋于平衡，可判断为增大压强(或压缩反应容器体积)，

故答案为：＞；增大压强(或压缩反应容器体积)；

(4)温度升高，化学反应速率加快，到达平衡的时间缩短，则温度T2＞T1，

故答案为：＜；

(5)反应③得到的是一种纯净常见化肥的溶液，产生NH4HCO3，溶液中也存在NH3H2O分子和CO32-离子，为NH4+水解得到NH3，HCO3-电离得到CO32-，所以有：NH4HCO3=NH4++HCO3-，NH4++H2ONH3H2O+H+，HCO3-H++CO32-，相同温度下，都为0.1mol/L的NaHCO3溶液甲和NH4HCO3溶液乙相比较，由于双水解促进盐类水解，导致NH4HCO3中HCO3-进一步降低，则电离出更少的CO32-，则c(CO32-)甲＞乙，

故答案为：NH4HCO3=NH4++HCO3-，NH4++H2ONH3H2O+H+；HCO3-H++CO32-；＞。