Question

【题目】碳和硫的化合物在生产生活中的应用非常广泛。

（1）用生物质热解气（主要成分CO、CH4、H2）将SO2在高温下还原成单质硫。涉及的部分反应如下：

2CO(g)+SO2(g)S(g)+2CO2(g)　 ΔH1=+8.0 kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　 ΔH2=-566.0 kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　 ΔH3=-483.6kJ·mol-1

则2H2(g)+SO2(g)S(g)+2H2O(g)　 ΔH4=__________。

（2）CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)△H。在0.1MPa时，按n(CO2):n(H2)=1:3投料，如图所示不同温度（T）下，平衡时的四种气态物质的物质的量（n）的关系。

①该反应为____反应（填“吸热”或“放热”）。

②曲线c表示的物质为____________。

③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是________【要求答2条】。

④恒温恒容下，能够说明该反应已达到平衡的是_______（填序号）；

A．容器内的压强不发生变化

B．混合气体的密度不发生变化

C．n(CO2):n(H2):n(C2H4):n(H2O)=2:6:1:4

D．单位时间内生成6molH2，同时生成4 molH2O

（3）欲用1 L Na2CO3溶液将6.99gBaSO4固体全都转化为BaCO3，则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为_________________。（忽略溶液体积的变化）[已知：常温下Ksp(BaSO4)=1×10－11，Ksp(BaCO3)=1×10－10]。

（4）在25℃时，将a mol·L－1的氨水溶液与0.02 mol·L－1HCl溶液等体积混合后溶液液呈中性，则氨水的电离平衡常数Kb=______________。

Answer 1

【答案】 +90.4 kJ/mol 放热 C2H4或乙烯 增大压强；或在压强不变的条件下减小n（CO2）：n（H2）的投料比（即增加H2的浓度）；或及时分离产物（如分离出水） AD 0.33 mol/L (2×10-9)/(a-0.02)

【解析】（1）①2CO(g)+SO2(g)S(g)+2CO2(g)　 ΔH1=+8.0 kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　 ΔH2=-566.0 kJ·mol-1

③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　 ΔH3=-483.6kJ·mol-1

由③+①-②得2H2(g)+SO2(g)S(g)+2H2O(g)，则ΔH4=ΔH3+ΔH1-ΔH2=-483.6kJ·mol-1+8.0 kJ·mol-1-（-566.0 kJ·mol-1）=+90.4 kJ/mol。

（2）①由图像可知，当温度升高时，平衡混合物中氢气的物质的量增加，所以升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，故该反应为放热反应。

②因为起始时，按n(CO2):n(H2)=1:3投料，故在平衡混合物中，C2H4与H2O的物质的量之比为1:4.由曲线的变化趋势可知，曲线a表示的物质是CO2，则曲线c表示的物质为C2H4（或乙烯）。

③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，因为正反应是气体分子数减少的反应，故还可采取的措施是增大压强；或在压强不变的条件下减小n（CO2）：n（H2）的投料比（即增加H2的浓度）；或及时分离产物（如分离出水）。

④恒温恒容下，A．压强是变量，容器内的压强不发生变化，表明反应达到平衡；B．混合气体的密度一直不发生变化，故不能根据密度判断平衡状态；C．n(CO2):n(H2):n(C2H4):n(H2O)=2:6:1:4，不能说明各组分的浓度保持不变；D．单位时间内生成6molH2、同时生成4 molH2O，表明正反应速率和逆反应速率相等。综上所述，能够说明该反应已达到平衡的是AD；

（3）6.99gBaSO4固体的物质的量为0.03mol，将其完全转化为BaCO3，需要消耗0.03mol Na2CO3. BaSO4完全溶解于1 L Na2CO3溶液后，c(SO42-)=0.03mol/L，则此溶液中c(Ba2+)不大于mol/L，由此计算出该溶液中，c(CO32-)至少为。因此，欲用1 L Na2CO3溶液将6.99gBaSO4固体全都转化为BaCO3，所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为0.33 mol/L。

（4）在25℃时，将a mol·L－1的氨水溶液与0.02 mol·L－1HCl溶液等体积混合后溶液液呈中性，则c(OH-)=1×10-7mol/L，根据电荷守恒可知，c(NH4+)=c(Cl-)=0.50.02 mol·L－1=0.01 mol·L－1，由物料守恒得c(NH3H2O)=(0.5a-0.01) mol·L－1,则氨水的电离平衡常数Kb= (2×10-9)/(a-0.02)。