题目内容
【题目】I.已知：① NaHCO3(s)==Na+(ag)+HCO3－(aq) △H=+18.81kJ·mo1－1
②Na2CO3(s)==2Na+(aq)+CO32-(aq)△H=－16.44 k J· mol－1
③2NaHCO3(s)==Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(1) △H=+92.34kJ·mol－1
请回答：
(1)资料显示，NaHCO3固体加热到100℃发生分解，但是加热 NaHCO3溶液不到80℃就有大量CO2气体放出，用反应热角度说明原因_________________________________。
(2) NaHCO3溶液中主要存在2种化学平衡：a.HCO3－+H2O
H2CO3+OH－，b.2HCO3－CO32－+H2O+CO2。根据理论计算0.10 mol·.L－1 NaHCO3溶液中2个反应的转化率随温度变化如图所示(不考虑相互影响)：
①计算25℃0.10mol·L－1NaHCO3溶液中CO2与H2CO3的总浓度最大可能为___________mol·L－1。
②加热蒸干NaHCO3溶液最后得到的固体是___________。
③25℃时0.10mol·L－1的NaHCO3溶液pH=8.3，加热到4分钟溶液沸腾，后保温到7分钟。已知常温下Na2CO3溶液浓度和pH的关系如下表(忽略温度对Kw的影响)：
c(mo1·L－1) | 饱和 | 0.20 | 0.10 | 0.010 | 0.0010 |
pH | 12.1 | 11.8 | 11.5 | 11.1 | 10.6 |
请在图中作出 NaHCO3溶液pH随时间变化曲线______________
II.研究得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图
(1)T℃时，向1L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4，只发生反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)，达到平衡时，c(C2H4)=c(CH4
(2)列式计算反应2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)在图中A点温度时的平衡常数K=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算，1g0.05=－1.3)
(3)由图可知，甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的转化率，除改变温度外，还可采取的措施有_________________________________。
【答案】2HCO3—(aq) == CO32—(aq)+CO2(g)+H2O(l) △H=+38.28kJmol—1，反应需要的能量比固体小 1.7×10—3 Na2CO3 
66.7 % 5 5.0×104 充入适量的乙烯
【解析】
根据图象信息判断化学平衡移动方向进而进一步推断和计算；根据气体分压计算平衡常数分析解答；根据三段式分析计算化学平衡中的各组分数据。
(1) 根据所给热化学方程式结合盖斯定律可得2HCO3—(aq) == CO32—(aq)+CO2(g)+H2O(l) △H=+38.28kJmol—1，所以加热 NaHCO3溶液需要的能量比固体小；
故答案为：2HCO3—(aq) == CO32—(aq)+CO2(g)+H2O(l) △H=+38.28kJmol—1，反应需要的能量比固体小；
(2) ①根据图象可知，25℃时，HCO3-的转化率为0.2%，即生成H2CO3的浓度为：0.10mol·L－1×0.2%=2×10-4mol/L，25℃时，反应b中HCO3—的转化率为3.0%，即生成CO2的浓度为：0.10mol·L－1×3.0%×
=1.5×10-3mol/L，所以25℃0.10mol·L－1NaHCO3溶液中CO2与H2CO3的总浓度最大可能为：2×10-4mol/L+1.5×10-3mol/L=1.7×10—3mol/L；
故答案为：1.7×10—3；
②加热蒸干NaHCO3溶液，NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2、和水，所以最后得到的固体是Na2CO3；
故答案为：Na2CO3；
③根据已知条件，碳酸钠的起始pH应该为8.3，所以起点从8.3出发，由表格中碳酸钠的浓度是0.10mol/L时，pH为11.5，即4分钟时，碳酸钠溶液的pH为11.5，保温7分钟内，pH变化不大；
故答案为：
；
II.(1)根据方程式 2CH4(g)
C2H4(g)+2H2(g)，假设达到平衡时，生成n(C2H4)为xmol，
起始(n) 0.3mol 0mol 0mol
反应 (n) 2xmol xmol 2xmol
平衡(n) (0.3-2x)mol xmol 2xmol，由于恒容密闭容器体积不变，所以达到平衡时，c(C2H4)=c(CH4)，即n(C2H4)=n(CH4)=x=0.3-2x，计算得x=0.1mol，甲烷的转化率为：
=66.7%，从图象可知，温度升高，各气体的分压减小，即反应向逆反应方向移动，所以甲烷的物质的量增加，则T2>T，假设再次平衡时乙烯的物质的量是ymol，则根据方程式可知生成甲烷的物质的量是2ymol，因此0.1+2y=2×(0.1-y)，解得y=0.025mol，这说明甲烷的物质的量增加了0. 1mol-0.025mol×2=0.05mol，所以时间t=
=5s；
故答案为：66.7%；5s；
(2)根据图象可知，平衡时甲烷、氢气、乙炔的平均分压分别是103、104、
，所以
A点温度时的平衡常数为:K=
=5.0×104；
故答案为；5.0×104；
(3)根据方程式可知，增大乙烯的浓度可以增大甲烷的浓度，进而提高乙炔的转化率；
故答案为：充入适量的乙烯。
