题目内容

16．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料．工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇．已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：
化学反应平衡常数温度℃
500800
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）K12.50.15
②H2（g）+CO2（g）?H2O （g）+CO（g）K21.02.50
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O （g）K3
（1）据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3=K1•K2（用K1、K2表示）．500℃时测得反应③在某时刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O （g）的浓度（mol/L）分别为0.8、0.1、0.3、0.15，
则此时 V正＞ V逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c（CO）-反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示，若在t0时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ．
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是加入催化剂．
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是将容器的体积快速压缩至2L．
（3）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸．通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/LBa（OH）2溶液等体积混合，反应平衡时，2c（Ba2+）=c（CH3COO-），用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为$\frac{2b}{a-2b}$×10-7．

分析 （1）分析反应特征可知平衡常数K3=K1×K2，计算不同温度下反应③的平衡常数，结合温度变化分析判断反应焓变△H＜0，依据反应①+②得到反应③，所以平衡常数K3=K1×K2；依据某时刻浓度商计算和平衡常数比较判断反应进行的方向；
（2）图象分析曲线Ⅰ变化为曲线Ⅱ是缩短反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，体积是可变得是恒压容器，说明改变的是加入了催化剂；当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时一氧化碳物质的量增大，反应是气体体积不变的反应，可变容器中气体体积和浓度成反比，气体物质的量不变；
（3）溶液等体积混合溶质浓度减少一半，醋酸电离平衡常数与浓度无关，通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba（OH）2溶液等体积混合，溶液中溶质为醋酸钡和氢氧化钡，反应平衡时，2c（Ba2+）=c（CH3COO-）=bmol/L，溶液中c（H+）=c（OH-）=10-7mol/L，溶液呈中性，结合电离平衡常数概念计算．

解答 解：（1）反应③3H2（g）+CO2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）是气体体积减小的反应△S＜0，依据反应①+②得到反应③，所以平衡常数K3=K1×K2，结合温度变化分析，随温度升高，平衡常数减小，平衡逆向进行，所以判断反应是放热反应，焓变△H＜0，在500℃、2L的密闭容器中，进行反应③，测得反应③在某时刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O （g）的浓度（mol/L）分别为0.8、0.1、0.3、0.15，Q=$\frac{0.15×0.3}{0．{8}^{3}×0.1}$=0.87＜K=2.5，反应正向进行，V正＞V逆，
故答案为：K1•K2；＞；
（2）图象分析曲线Ⅰ变化为曲线Ⅱ是缩短反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，体积是可变的，是恒压容器，说明改变的是加入了催化剂；
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时一氧化碳物质的量增大，反应是气体体积不变的反应，可变容器中气体体积和浓度成反比，气体物质的量不变，曲线Ⅰ，体积为3L，一氧化碳浓度为3mol/L，改变条件当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，一氧化碳浓度为4.5mol/L，则体积压缩体积为：3：V=4.5：3，V=2L，所以将容器的体积快速压缩至2L符合；
故答案为：加入催化剂；将容器的体积快速压缩至2L；
（5）通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba（OH）2溶液等体积混合，溶液中溶质为醋酸钡和氢氧化钡，反应平衡时，2c（Ba2+）=c（CH3COO-）=bmol/L，溶液中c（H+）=c（OH-）=10-7mol/L，溶液呈中性，醋酸电离平衡常数依据电离方程式写出K=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{b×1{0}^{-7}}{\frac{a}{2}-b}$=$\frac{2b}{a-2b}$×10-7L/mol；
故答案为：$\frac{2b}{a-2b}$×10-7L/mol．

点评 本题考查了化学平衡影响因素分析判断，平衡常数计算和影响条件的应用，难溶电解质溶液中溶度积的计算，题目综合性较大．

练习册系列答案
相关题目
16．1，2一二氯乙烯有如图两种结构．
试回答下列问题：
（1）A、B分子中所含化学键类型相同（填“相同”或“不同”，下同），分子极性不同；
（2）A、B两种分子在CCl4中溶解度较大的是B；
（3）将A、B加入Br2的CCl4溶液中，可得物质C，则C的结构简式为CHClBrCHClBr，C物质有（填“有”或“无”）手性异构体．
7．苯甲酸乙酯（C9H10O2）别名为安息香酸乙酯．它是一种无色透明的液体，不溶于水，稍有水果气味，用于配制香水香精和人造精油，大量用于食品工业中，也可用作有机合成中间体，溶剂等．其制备方法为

已知：

已知苯甲酸在100°会迅速升华．
实验步骤如下：
 实验步骤如下：
①在圆底烧瓶中加入4.0g苯甲酸，10 mL 95%的乙醇（过量），8mL环己烷以及3 mL浓硫酸，混合均匀并加入沸石，按右图所示装好仪器，控制温度在65～70℃加热回流2 h．利用分水器不断分离除去反应生成的水，回流环己烷和乙醇．
②反应一段时间，打开旋塞放出分水器中液体后，关闭旋塞，继续加热，至分水器中收集到的液体不再明显增加，停止加热．
③将烧瓶内反应液倒入盛有适量水的烧杯中，分批加入Na2CO3至溶液至呈中性．用分液漏斗分出有机层，水层用25 mL乙醚萃取分液，然后合并至有机层，加入氯化钙，静置，过滤，对滤液进行蒸馏，低温蒸出乙醚和环己烷后，继续升温，接收210～213℃的馏分．
④检验合格，测得产品体积为2.3mL．
回答下列问题：
（1）在该实验中，圆底烧瓶的容积最适合的是B（填入正确选项前的字母）．
A．25 mL    B．50 mL    C．100 mL    D．250 mL
（2）步骤①加入沸石的作用是防止暴沸．如果加热一段时间后发现忘记加沸石，应该采取的正确操作是：冷却后补加；
（3）步骤①中使用分水器不断分离除去水的目的是使平衡不断地向正向移动；
（4）步骤③加入Na2CO3加入不足，在之后蒸馏时蒸馏烧瓶中可见到白烟生成，产生该现象的原因：
在苯甲酸乙酯中有未除净的苯甲酸，受热至100℃时升华；
（5）有机物的分离操作中，经常需要使用分液漏斗等仪器．使用分液漏斗前必须检查是否漏水； 
（6）计算本实验的产率为49.1%．
4．某研究性学习小组用如图装置进行SO2与FeCl3溶液反应的相关实验（夹持装置已略去）．

（1）在配制氯化铁溶液时，需先把氯化铁晶体溶解在浓盐酸中，再加水稀释．
（2）组装仪器按气流方向正确的连接顺序是a接d，e接c，b接f．
（3）烧杯中倒置漏斗的作用是使气体充分吸收，防止溶液倒吸．
（4）往FeCl3溶液中通入足量SO2时，观察到的现象为溶液由棕黄色变为浅绿色．
（5）根据以上现象，该小组同学认为SO2与FeCl3溶液发生了氧化还原反应．
①写出SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3++SO2+2H2O=SO42-+4H++2Fe2+；
②请设计实验方案检验有Fe2+生成：取C中反应后的溶液，向其中滴入KSCN溶液，不变红，再加入新制的氯水，溶液变红；
③该小组同学向盛装FeCl3试管反应后的溶液中加入硝酸酸化的BaCl2溶液，若出现白色沉淀，即可证明反应生成了SO42-．该做法不合理，理由是硝酸可以将溶解的SO2氧化为H2SO4，干扰试验．
11．运用所学化学原理，解决下列问题：
（1）氰化物多数易溶于水，有剧毒，其中HCN是易挥发的弱酸，已知：Ka（HCN）=6.17x10-10．处理含CN-废水时，用NaOH溶液调节至pH=9时（常温），c（CN-）＜c（HCN）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）已知：
①C（s）+O2（g）═CO2（g）；△H=a kJ•mol-1；
②CO2（g）+C（s）═2CO（g）；△H=b kJ•mol-1；
③Si（s）+O2（g）═SiO2（s）；△H=c kJ•mol-1．
工业上生产粗硅的热化学方程式为2C（s）+SiO2（s）═Si（s）+2CO（g）△H=（a+b-c）kJ•mol-1．
（3）已知：CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）．下表为该反应在不同温度时的平衡常数．
温度/400500800
平衡常数K9.9491
该反应的△H＜0（填“＞”、“＜”）；500℃时进行该反应，且CO和H2O起始浓度相等，CO平衡转化率为75%．
（7）一种新型氢氧燃料电池工作原理如图所示．写出电极A的电极反应式H2-2e-+CO32-═CO2+H2O．
1．电化学降解NO的原理如图所示．下列说法中正确的是（　　）
A．铅蓄电池的A极为负极，电极材料为Pb
B．铅蓄电池工作过程中每通过电路中2mol电子则消耗1molH2SO4
C．该电解池的阴极反应为 2NO3-+6H2O+10e-=N2↑+12OH-
D．若电解过程中转移5moL电子，则交换膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）为14.4g
8．已知C-C单键可以绕键轴旋转，某烃的结构简式如图，下列说法中正确的是（　　）
A．该烃分子中最多有6个碳原子处于同一直线上
B．该烃分子中至少有10个碳原子处于同一平面上
C．该烃的一氯代物最多有四种
D．该烃是苯的同系物，能使酸性高锰酸钾溶液褪色
5．A、B、C、D四种元素，原子序数依次增大，A原子的最外层上有4个电子；B的阴离子和C的阳离子具有相同的电子层结构，两元素的单质反应，生成一种淡黄色的固体E，D的L层电子数等于K、M两个电子层上的电子数之和．
（1）A的元素符号为C，C的元素名称为钠
（2）A、B的化合物与E反应的化学方程式为2CO2+2Na2O2═2Na2CO3+O2↑
（3）B、D两元素形成的氢化物的熔沸点大小关系为：H2O＞H2S（用化学式表示），对应氢化物的稳定性大小关系为：H2O＞H2S（用化学式表示）
（4）D的最高价氧化物对应的水化物和A的单质反应的化学方程式为C+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO2↑+CO2↑+2H2O．
6．下列溶液：①石灰水，②H2S溶液，③KMnO4溶液，④氯水，⑤品红溶液．能够区别SO2和CO2气体的是（　　）
A．①②③B．只有②③④C．②③④⑤D．全部都行

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