题目内容

【题目】研究COCO2的回收对减少碳的排放、改善生态环境和构建生态文明具有重要的意义。回答下列问题:

1)已知:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=99 kJ·mol1

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41 kJ·mol1

则反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=_________

2)向容积相同的三个恒容密闭容器中分别通入一定量H2CO,控制适当条件使其发生反应:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g),反应中有关数据如下表所示:

容器

温度/K

物质的起始浓度/mol/L

物质的平衡浓度/mol/L

c(H2)

c(CO)

c(CH3OH)

A

350

0.40

0.20

0.16

B

350

0.80

0.40

C

T

0.40

0.20

0.05

反应从开始到达到平衡时,平均反应速率:容器A____容器C(填,后同),容器BCO的转化率____80%

3)①CO2H2在一定条件下能发生如下反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH<0。向一恒压密闭容器中入1 mol CO2 3 mol H2,容器中H2的平衡转化率α随温度、压强的变化如图所示。

X表示___(填温度压强),状态ABC对应的平衡常数K(A)K(B)K(C)的相对大小顺序为_____

②向MN两个初始容积相同的密闭容器中各充入2 mol CO2 6 mol H2,控制适当条件使其发生如下反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)ΔH<0。其中M为恒压容器,N为恒容容器,若维持两容器的温度相同,则平衡时混合气体平均相对分子质量较大的是______(填“M”“N”)。

4)用NaOH溶液做碳捕捉剂,在降低碳排放的同时也获得了重要的化工产品Na2CO3。常温下,若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液中c()c()=___________[K1(H2CO3)=4.4×107K2(H2CO3)=5×1011],溶液中c(Na+)_______ c()+2c()(填“>”“<”“=”)。

【答案】58 kJ·mol1 < > 温度 K(A)=K(B)K(C) M 21 >

【解析】

1)根据盖斯定律计算;

2)根据温度对反应速率的影响解答;根据压强对平衡状态的影响判断;

3)①根据温度和压强对平衡状态和平衡常数的影响分析解答;

②根据压强对平衡状态的影响结合平均摩尔质量的含义判断;

4)依据电离常数计算;根据电荷守恒分析解答。

1)根据盖斯定律,用①+②式即可得到CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=58 kJ·mol1

2)容器AC中两种反应物起始量相同,平衡时C容器中CH3OH的浓度较A容器中的小,说明C容器中温度较高,其它条件相同时,温度高反应速率较快,即C容器中反应速率较大。A容器中CO的转化率为80%,B容器中反应可视为将A容器体积压缩一半,加压时有利于平衡正向移动,故B容器中CO的转化率大于80%,答案为:<;>。

3)①因正反应放热,温度越高H2的平衡转化率越小,平衡常数越小,正反应是气体分子数目减小的反应,压强越大,H2的平衡转化率越大,故X表示温度、Y表示压强。又K只与温度有关,故K(A)=K(B)>K(C),答案为:温度;K(A)=K(B)>K(C)。

②正反应是气体分子数目减小的反应,因此反应开始后,N容器中压强小于M容器中的压强;压强越大越有利于平衡向右进行,达到平衡时容器中气体分子数目越少,混合气体平均摩尔质量越大,答案为:M

4)由+H2O +OH得:Kh==KW/Ka2,代入有关数据后可求出c()∶c()=21。由电荷守恒原理得:c(Na+)+c(H+)=c()+2c()+c(OH),由于c(OH)>c(H+),故c(Na+)>c()+2c(),答案为:21;>。

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