Question

能源问题是当前世界各国所面临的严重问题，同时全球气候变暖，生态环境问题日益突出，开发氢能、研制燃料电池、发展低碳经济是化学工作者的研究方向．
I．氢气通常用生产水煤气方法制得．其中CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0．在850℃时，平衡常数K=1．
（1）若降低温度到750℃时，达到平衡时K______1（填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0mol CO、3mol H₂O、1.0mol CO₂和x mol H₂，则：
①当x=5.0时，上述反应向______（填“正反应”或“逆反应”）方向进行．
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是______．
③在850℃时，若设x=5.0和x=6.0，其它物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，测得H₂的体积分数分别为a%、b%，则a______b（填“大于”、“小于”或“等于”）
II．已知4.6g液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量136kJ，1mol液态水转化为气体水吸收44kJ的热量．
（3）请写出乙醇燃烧生成气态水的热化学方程式______．
（4）将0.1mol乙醇在足量氧气中燃烧，得到的气体全部通入到100mL 3mol/L NaOH溶液中，忽略HCO^-₃的电离，则所得溶液中c（CO^2-₃）______c（HCO^-₃）（填“大于”、“小于”或“等于”，）原因是______（用文字叙述）．

Answer 1

【答案】分析：I．（1）降低温度，平衡向放热方向移动，该反应为放热反应，即向正反应方向移动；
（2）反应在同一容器内进行，体积相同，方程式中各物质的化学计量数都是1，所以在以下计算中均可用物质的量数值代替浓度数值．
①求出此时的浓度商Q_c，与平衡常数相比，判断平衡移动方向；
②用x表示出浓度商Q_c，平衡向正反应方向移动，浓度商小于平衡常数；
③增大一种生产物（氢气）的体积分数，平衡向逆反应方向移动，平衡移动的结果是降低这种增大的幅度，故平衡后氢气的体积分数还是大于原来的；
II．（3）先求出1mol液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和气态水放出热量，再根据书写热化学方程式的方法书写；
（4）计算出反应生成的碳酸钠与碳酸氢钠的物质的量，再根据 CO₃^2-与HCO₃^-水解程度判断．
解答：解：I．（1）降低温度，平衡向放热方向移动，该反应为放热反应，即向正反应方向移动，平衡常数K增大，故答案为：大于；
（2）①此时的浓度商Q_c==1.67，大于平衡常数1，故平衡向逆反应方向移动，故答案为：逆反应；
②平衡向正反应方向移动，浓度商小于平衡常数，即＜1，解得x＜3，故答案为：x＜3；
③增大一种生产物（氢气）的体积分数，平衡向逆反应方向移动，平衡移动的结果是降低这种增大的幅度，故平衡后氢气的体积分数还是大于原来的，故答案为：小于；
II．（3）4.6g乙醇的物质的量为=0.1mol，
所以1mol液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为136kJ?mol×0.1mol×10=1360kJ，
1mol液态乙醇完全燃烧生成3mol水，3mol液态水转化为气体水吸收热量44kJ×3=132kJ，
所以1mol液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和气态水放出热量为1360kJ-132kJ=1228kJ，
所以乙醇燃烧生成气态水的热化学方程式为C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（g）△H=-1228kJ/mol，
故答案为：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（g）△H=-1228kJ/mol；
（4）令碳酸钠的物质的量为xmol，碳酸氢钠的物质的量为ymol，则：
根据碳原子守恒有xmol+ymol=0.2mol，
根据钠原子守恒有2xmol+ymol=0.1L×3mol/L，
联立方程，解得x=0.1，y=0.1，
生成的碳酸钠与碳酸氢钠的物质的量相等，CO₃^2-水解程度大于HCO₃^-水解程度，故溶液中c（CO^2-₃）小于c（HCO^-₃）．
故答案为：小于；生成的碳酸钠与碳酸氢钠的物质的量相等，CO₃^2-水解程度大于HCO₃^-水解程度．
点评：注意化学平衡常数只与温度有关，与反应物浓度、是否使用催化剂无关，温度不变，化学平衡常数不变．