Question

【题目】深入研究碳元素的化合物有重要意义，回答下列问题：

（1）已知在常温常压下：①CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g) △H=－359.8kJ·mol－1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=－556.0kJ·mol－1

③H2O(g)=H2O(l) △H=－44.0kJ·mol－1

写出体现甲醇燃烧热的热化学方程式______________。

（2）在恒温、恒容密闭容器中加入H2C2O4，发生反应：H2C2O4(s)CO2(g)+CO(g)+H2O(g)，下列叙述能说明反应已经达到平衡状态的是_____。

A．压强不再变化 B．CO2(g)的体积分数保持不变

C．混合气体的密度不再变化 D．混合气体的平均摩尔质量保持不变

（3）合成尿素的反应为 2NH3(g) + CO2(g) =CO(NH2)2(s) + H2O(g)。t℃时，若向容积为2L的密闭容器中加入3mol NH3和1molCO2，达到平衡时，容器内压强为开始时的0.75倍。则t℃时的化学平衡常数为_____，若保持条件不变，再向该容器中加入0.5molCO2和1molH2O，NH3的转化率将_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。

（4）用化学用语和相关文字从平衡移动的角度分析AlCl3溶液可以溶解CaCO3固体的原因是__________。

（5）常温下，测得某CaCO3的饱和溶液pH=10.0，忽略CO32－的第二步水解，碳酸根的浓度约为c(CO32-)=____mol/L。(已知：Ka1(H2CO3)=4.4×10-7 Ka2(H2CO3)=4.7×10-11)。碳酸钙饱和溶液中的离子浓度由大到小排序___________。

Answer 1

【答案】CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.8kJ·mol-1 AC 1 减小 Al3+ +3H2O3Al(OH)3+3H+、CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32－(aq)，水解产生的H+与CO32－结合，促进CaCO3的溶解平衡向右移，使CaCO3溶解 4.7×10-5 c(Ca2+)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(HCO3-)＞c(H+)

【解析】

(1)已知：①CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(g)；△H=-359.8kJmol-1；②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)；△H=-556.0kJmol-1；③H2O(g)═H2O(l)；△H=-44.0kJmol-1；根据盖斯定律：①+×②+2×③得CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)，由此计算△H；

(2)根据化学平衡状态特征分析；

(3)t℃时，若向容积为2L的密闭容器中加入3mol NH3和1molCO2，达到平衡时，容器内压强为开始时的0.75倍，结合三行计算列式计算，气体压强之比等于气体物质的量之比，平衡常数K=，再向该容器中加入0.5molCO2和1molH2O，计算此时浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向；

(4)AlCl3溶液水解显酸性，结合CaCO3的溶解平衡分析可得；

(5)常温下，测得某CaCO3的饱和溶液pH=10.0，由可知CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq)，且CO32-+H2OHCO3-+OH-，水解Kh=，以此计算c(CO32-)，溶液中c(Ca2+)=c(CO32-)+c(HCO3-)；在碳酸钙饱和溶液中存在CO32-的分步水解，且一级水解程度大于二级水解，由此确定离子浓度的大小。

(1)已知：①CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(g)；△H=-359.8kJmol-1；②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)；△H=-556.0kJmol-1；③H2O(g)═H2O(l)；△H=-44.0kJmol-1；根据盖斯定律：①+×②+2×③得CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O，则△H=(-359.8kJmol-1)+×(-556.0kJmol-1)+2×(-44.0kJmol-1)=-725.8 kJmol-1，故甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O △H=-725.8 kJmol-1；

(2)在恒温、恒容密闭容器中加入H2C2O4，发生反应：H2C2O4(s)CO2(g)+CO(g)+H2O(g)；A．反应气体增多，开始压强增大，平衡时，压强不再变化，故A正确；

B．只有生成物为气体，CO2(g)的体积分数保持占，故B错误；

C．根据ρ=，V不变，气体的质量增大，混合气体的密度不再变化，反应达到平衡，故C正确；

D．只有生成物为气体，根据质量守恒定律，混合气体的平均摩尔质量始终等于草酸的摩尔质量，故D错误；

故答案为AC；

(3)t℃时，若向容积为2L的密闭容器中加入3mol NH3和1molCO2，达到平衡时，结合三行计算列式计算，设反应的二氧化碳为x；

2NH3(g)+CO2(g)CO(NH)2(s)+H2O(g)

起始量(mol) 3 1 0

变化量(mol) 2x x x

平衡量(mol)3-2x 1-x x

气体压强之比等于气体物质的量之比，容器内压强为开始时的0.75倍，3-2x+1-x+x=(3+1)×0.75，解得：x=0.5mol，则反应的平衡常数K==1；

再向该容器中加入0.5molCO2和1molH2O，浓度商Qc==1.5＞K=1，平衡逆向进行，NH3的转化率将减小；

(4)CaCO3在溶液中有溶解平衡：CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq)，Al3+ 水解显酸性，存在的水解反应式为Al3+ +3H2O3Al(OH)3+3H+，溶液中H+与CO32-结合，促进CaCO3的溶解平衡向右移，使CaCO3溶解，故AlCl3溶液可以溶解CaCO3固体；

(5)常温下，测得某CaCO3的饱和溶液pH=10.0，则c(OH-)=10-4mol/L，溶液中有：CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq)，且CO32-+H2OHCO3-+OH-，则c(HCO3-)=c(OH-)=10-4mol/L，水解Kh==，即=，则c(CO32-)=4.7×10-5mol/L；在碳酸钙饱和溶液中存在溶解平衡CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq)和CO32-的分步水解，且一级水解程度大于二级水解，结合溶液显碱性，可知碳酸钙饱和溶液中的离子浓度由大到小排序c(Ca2+)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(HCO3-)＞c(H+)。