题目内容

11．一定温度下，在三个体积约为2.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g）

容器编号温度（℃）起始物质的量（mol）平衡物质的量（mol）
CH3OH（g）CH3OCH3（g）H2O（g）
Ⅰ3870.200.0800.080
Ⅱ387
Ⅲ2070.200.0900.090
回答下列问题：
（1）反应的△H小于0（填“大于”或“小于”）判断的理由是反应Ⅰ、Ⅲ起始量相同，Ⅰ的CH3OCH3（g）含量低，说明降温正向移动，正反应为放热过程△H＜0，容器Ⅰ到达平衡所需的时间为20min反应速率v（CH2OH）为0.004mol•L-1•min-1，列式求算387℃时该反应的平衡常数K1=4
（2）容器Ⅱ达平衡时，压强是容器Ⅰ的两倍，CH3OH的体积分数和容器Ⅰ中的相同，CH3OH起始的物质的量为0.40mol；平衡时CH3OCH3（g）的体积分数为0.4
（3）t分钟后容器Ⅲ达到平衡，t大于20min（填“大于”、“等于”或“小于”）判断的理由是温度越低，反应速率越小，达到平衡时所需的时间越长请在图中分别画出容器Ⅰ和容器Ⅱ中CH3OH（g）浓度变化的曲线示意图

（4）208℃，若向3L容器中充入0.9molCH3OH（g），0.6molCH3OCH3（g）和0.3molH2O（g），则起始时该反应的v正＞v逆（填“＞”“＜”或“=”）

分析 （1）根据Ⅰ和Ⅲ得出，温度越低平衡时产物越多，则说明升温平衡向正反应方向移动，据此判断焓变；根据三段式结合V=$\frac{△c}{△t}$计算容器ⅠCH2OH的反应速率，K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OCH{\;}_{3}）•c（H{\;}_{2}O）}{c{\;}^{2}（CH{\;}_{3}OH）}$计算其平衡常数；
（2）容器Ⅱ达平衡时，压强是容器Ⅰ的两倍，CH3OH的体积分数和容器Ⅰ中的相同，则互为等效平衡，又该反应为气体体积不变的反应，所以只要反应物成比例即等效，等效平衡各物质的体积分数相同，据此分析；
（3）温度越低，反应速率越小，达到平衡时所需的时间越长；根据容器Ⅰ和容器Ⅲ的数据，开始时CH3OH（g）浓度相同，平衡时容器ⅠCH3OH（g）浓度为$\frac{0.20-0.08×2}{2}$=0.02mol/L，平衡时容器ⅢCH3OH（g）浓度为$\frac{0.20-0.09×2}{2}$=0.01mol/L；
（4）根据化学平衡常数与浓度商的相对大小判断反应方向，如果浓度商小于平衡常数，则平衡向正反应方向进行．

解答 解：（1）化学平衡常数的大小只与温度有关，升高温度，平衡向吸热的方向移动，反应Ⅰ、Ⅲ起始量相同，Ⅰ的CH3OCH3（g）含量低，说明降温正向移动，正反应为放热过程，所以△H小于0；
又       2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g）
开始（mol）  0.2      0           0
20min（mol） 0.16     0.08       0.08
平衡（mol）  0.04     0.08       0.08
所以v（CH2OH）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.16mol}{2L}}{20min}$=0.004mol•L-1•min-1，平衡常数K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OCH{\;}_{3}）•c（H{\;}_{2}O）}{c{\;}^{2}（CH{\;}_{3}OH）}$=$\frac{0.08×0.08}{0.04{\;}^{2}}$=4，
故答案为：小于；反应Ⅰ、Ⅲ起始量相同，Ⅰ的CH3OCH3（g）含量低，说明升温正向移动，正反应为放热过程△H＜0；0.004；4；
（2）容器Ⅱ达平衡时，CH3OH的体积分数和容器Ⅰ中的相同，则互为等效平衡，又该反应为气体体积不变的反应，所以只要反应物成比例即等效，又压强容器Ⅱ达平衡时是容器Ⅰ的两倍，所以开始反应物也应该是容器Ⅰ的两倍，则CH3OH起始的物质的量为0.40mol；
等效平衡各物质的体积分数相同，所以平衡时CH3OCH3（g）的体积分数与容器Ⅰ相同，根据（1）的三段式，则容器Ⅰ平衡时CH3OCH3（g）的体积分数为$\frac{0.08}{0.08+0.08+0.04}$=0.4，所以容器Ⅱ平衡时CH3OCH3（g）的体积分数也为0.4，
故答案为：0.40mol；0.4；
（3）温度越低，反应速率越小，达到平衡时所需的时间越长，Ⅰ、Ⅲ相比，Ⅲ的温度低，反应速率越小，需要的时间长，所以t分钟后容器Ⅲ达到平衡，t大于20min；又由容器Ⅰ和容器Ⅲ的数据，开始时CH3OH（g）浓度相同，平衡时容器ⅠCH3OH（g）浓度为$\frac{0.20-0.08×2}{2}$=0.02mol/L，平衡时容器ⅢCH3OH（g）浓度为$\frac{0.20-0.09×2}{2}$=0.01mol/L，所以图象为；
故答案为：大于；温度越低，反应速率越小，达到平衡时所需的时间越长；；
（4）c（CH3OH）=$\frac{0.9}{3}$=0.3mol/L、c（CH3OCH3 ）=$\frac{0.6}{3}$=0.2mol/L、c（H2O）=$\frac{0.3}{3}$=0.1mol/L，浓度商=$\frac{0.2×0.1}{0.3{\;}^{2}}$=$\frac{2}{9}$，因为387℃时该反应的平衡常数K1=4，又降温平衡向正反应方向移动，所以208℃时平衡常数大于4，则浓度商=$\frac{2}{9}$＜4，所以平衡向正反应方向移动，v正＞v逆，故答案为：＞．

点评 本题考查了化学平衡常数的有关计算以及等效平衡的应用，根据平衡常数公式计算平衡常数，再结合浓度与反应速率的关系、化学平衡常数与浓度商之间的关系来分析解答，注意该反应特点，题目难度中等．

练习册系列答案
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20．根据反应：2Ag++Cu═Cu2++2Ag，设计如图所示原电池，下列说法错误的是（　　）
A．X可以是银或石墨B．电子从铜电极经外电路流向X电极
C．Y是硫酸铜溶液D．X极上的电极反应式为Ag++e-═Ag
1．请你利用所学反应原理知识解决下列问题：
（1）若已知两个反应：
①C（s）+2H2（g）=CH4（g）△H1=a kJ•mol-1；
②C（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO（g）△H2=b kJ•mol-1；
则2CH4（g）+O2（g）=2CO（g）+4H2（g）△H=2（b-a）kJ•mmol-1（用含a、b的式子表示）；
（2）碱性镁锰干电池是新开发的一种干电池，比普通锌锰干电池具有更加优越的性能，具有较大应用前景，其工作时总反应为：Mg+2MnO2+H2O=Mg（OH）2+Mn2O3；则工作时，正极发生还原反应（填反应类型），写出负极的电极反应式：Mg+2OH--2e-=Mg（OH）2；
（3）在一定温度下1L的密闭容器放入足量草酸钙（固体所占体积忽略不计）发生反应：CaC2O4（s）═CaO（s）+CO（g）+CO2（g），若前5min 内生成CaO的质量为11.2g，则该段时间内v（CO）=0.04mol•L-1•min-1；若某时刻达到平衡时c（CO2）=c；t0时刻，将容器体积缩小为原来的一半并固定不变，在t1时刻再次达到平衡，请在图中画出t0以后此体系中CO2的浓度随时间变化的图象；
（4）某温度下数据：草酸（H2C2O4）的K1=5.4×10-2，K2=5.4×10-5；醋酸的K=1.75×10-5；碳酸的 K1=4.2×10-7，K2=4.5×10-11；Ksp（CaC2O4）=5.0×10-9；Ksp（CaCO3）=2.5×10-9
①用醋酸溶液鉴别CaC2O4和CaCO3两种白色固体的实验现象是一种固体溶解同时产生气泡逸出，另一种固体无现象；
②向0.6mol/L的Na2CO3溶液中加入足量 CaC2O4粉末后（忽略溶液体积变化），充分搅拌，发生反应：CO32-（aq）+CaC2O4（s）?CaCO3（s）+C2O42-（aq），静置后沉淀转化达到平衡，求此时溶液中的c（C2O42-）（不考虑其他诸如水解之类副反应，写出计算过程）．
18．从废钒催化剂（主要成分为V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等）中回收V2O5的一种工艺流程示意图如下，请回答下列问题：

（1）步骤①中废渣的主要成分是SiO2，③中X试剂为H2SO4．
（2）②、③的变化过程可简化为R2（SO4）n （水层）+2nHA（有机层）?2RAn（有机层）+nH2SO4（水层）（R表示VO2+，HA表示有机萃取剂）．为提高②中萃取百分率，应采取的措施是加入碱中和硫酸使平衡正移．
（3）请完成④中反应的离子方程式：
ClO3-+6VO2++6H+═6VO3++1Cl-+H2O．
（4）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：
pH1.31.41.51.61.71.81.92.02.1
钒沉淀率/%88.194.896.598.098.898.896.493.189.3
结合上表，在实际生产时⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH值为1.7～1.8．
（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有有机萃取剂、氨气．
6．铬酸铅（PbCrO4）俗称铬黄，不溶于水．广泛用于涂料、油墨等工业．实验室模拟工业上用含铬废料（含有Cr2O3、Fe2O3、C、Si等）来制备铬黄的工艺流程如下：

已知：Cr2O3与氧气不反应，化学性质与氧化铝类似，溶液2成分之一为NaCrO2，溶液3成分之一为Na2CrO4
（1）粉碎的目的是增加反应物间的接触面积，加快反应速率
（2）废渣1的主要成分是SiO2
（3）已知Fe（OH）3的Ksp=4×10-38，则在溶液1残留的c（Fe3+）=4x10-23mol/L
（4）写出生成NaCrO2的离子方程式Cr2O3+2OH-=2CrO2-+H2O
（5）溶液2中加入双氧水发生反应的离子方程式2OH-+2CrO2-+3H2O2=2CrO42-+4H2O
（6）检验铬黄洗涤干净的操作方法是取最后洗涤液少量于试管中，滴加硝酸银溶液，若不出现白色沉淀，则洗涤干净．
16．某混合气体由两种烃等体积分数组成，标准状况下1.12L该混合气体在足量氧气中完全燃烧．若将产物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀质量为7.5g；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重5.1g．通过计算推断混合气体由哪两种烃组成．
3．下列说法正确的是（　　）
A．2015年2月15日起，湖南省环保厅按照《环境空气质量标准》（GB3095-2012）发布了全省14市州政府所在地城市空气质量排名，主要污染物包括PM2.5、PM10、O3、CO2、SO2和NO2等6项指标
B．“辽宁舰”上用于舰载机降落拦阻索的特种钢缆，属于新型无机非金属材料
C．明矾水解产生具有吸附性的胶体粒子，可以用于饮用水的杀菌消毒
D．将实验室的废酸液和废碱液中和后再排放符合“绿色化学”的要求
20．下列过程中，离子键被破坏的是（　　）
A．溴挥发B．氯气被木炭吸附C．硫酸溶于水D．食盐溶于水
1．如图所示烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（　　）
A．（3）（4）（2）（1）B．（3）（1）（4）（2）C．（4）（3）（1）（2）D．（3）（4）（1）（2）

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