Question

近年来，碳和碳的化合物在生产生活实际中应用广泛．
（1）在2升的密闭容器中，充有2mol CO与4mol 水蒸气，在催化剂作用下进行如下化学反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），CO的转化率和温度t的关系如下表：

t（℃）	750	850	1000
CO%	0.7	2/3	0.5

1000℃时该反应的平衡常数为

 

．850℃时，向该容器中重新通入1mol CO、1.5mol H₂O、0.5mol CO₂和2molH₂，此时反应

 

（填“向右进行”、“向左进行”或“处于平衡状态”）．
（2）已知：C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1
则CO和H₂O生成CO₂和H₂的热化学方程式为

 

．
（3）目前工业上可用CO₂来生产燃料甲醇，有关反应为：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1．现向体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，反应过程中测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间的变化如图所示．
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=

 

；
②若改变条件使平衡向正反应方向移动，则平衡常数

 

（填序号）
a．可能不变     b．可能减小    c．可能增大   d．不变、减小、增大皆有可能
（4）NaHCO₃的水溶液呈碱性，其原因是（用文字叙述）

 

．常温下，向100mL 0.2mol/LNaHCO₃溶液中滴加amol/L的醋酸溶液，当滴加到溶液呈中性时，所用去的醋酸体积刚好也为100mL，此时醋酸的电离常数为b，用含b的代数式表示醋酸的浓度a=

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,热化学方程式,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据三段式解题法，求出平衡时各组分的物质的量，根据化学平衡常数=生成物平衡浓度系数次方之积与反应物平衡浓度系数次方之积的比写出表达式；根据浓度商与平衡常数的大小关系判断反应的方向；
（2）根据盖斯定律，由①+②-③得；
（3）考虑改变什么条件，使平衡向正反应方向移动，结合选项分析解答；
（4）NaHCO₃的水溶液呈碱性，其原因是HCO₃^-水解程度大于其电离程度．
经分析：NaHCO₃溶液中滴加amol/L的醋酸溶液，二者会反应生成醋酸钠、水、二氧化碳，当滴加到溶液呈中性时，所得溶液为醋酸和醋酸钠的混合液，根据电荷守恒得：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CH₃COO^-），由于反应后的溶液呈中性，即c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，可知c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）=

0.1×0.2

0.2

=0.1 mol/L，把c（H⁺）、c（CH₃COO^-）的数据代入醋酸的电离常数b=

c(CH3COO-)c(H+)

c(CH3COOH)

，则得反应后溶液中c（CH₃COOH）=

10-8

b

mol/L，然后根据物料守恒可得滴加的醋酸溶液的浓度a．

解答： 解：（1）已知1000℃时CO的转化率为0.5：
            CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol）：2        4        0       0
转化（mol）：1        1        1       1
平衡（mol）：1        3        1       1
则1000℃时该反应的平衡常数k=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

0.5×0.5

0.5×1.5

=

1

3

；
已知850℃时CO的转化率为

2

3

：
            CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol）：2        4        0       0
转化（mol）：2×

2

3

    2×

2

3

     2×

2

3

  2×

2

3

    
平衡（mol）：

2

3

       

8

3

       

4

3

     

4

3

则850℃时该反应的平衡常数k=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=1，
850℃时，向该容器中重新通入1mol CO、1.5mol H₂O、0.5mol CO₂和2molH₂，Q=

0.25×1

0.5×0.75

=

2

3

＜k，故此时反应向右进行．
故答案为：

1

3

；向右进行；
（2）已知：C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1----①
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1----②
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1-----③
则CO和H₂O生成CO₂和H₂的热化学方程式可根据盖斯定律，由①+②-③得，为CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₂=-41.2kJ?mol^-1，
故答案为：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₂=-41.2kJ?mol^-1；
（3）①由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75 mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol/（L?min），
故答案为：0.225mol?L^-1?min^-1；
②平衡时浓度商等于平衡常数，若改变条件使平衡向正反应方向移动，则需浓度商小于平衡常数，可以是浓度商减小、平衡常数不变或浓度商不变、平衡常数增大；故选ac；
（4）NaHCO₃的水溶液呈碱性，其原因是（用文字叙述）HCO₃^-水解程度大于其电离程度．
常温下，向100mL 0.2mol/LNaHCO₃溶液中滴加amol/L的醋酸溶液，NaHCO₃溶液中滴加amol/L的醋酸溶液，二者会反应生成醋酸钠、水、二氧化碳，当滴加到溶液呈中性时，所得溶液为醋酸和醋酸钠的混合液，根据电荷守恒得：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CH₃COO^-），由于反应后的溶液呈中性，即c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，可知c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）=

0.1×0.2

0.2

=0.1 mol/L，把c（H⁺）、c（CH₃COO^-）的数据代入醋酸的电离常数b=

c(CH3COO-)c(H+)

c(CH3COOH)

，则得反应后溶液中c（CH₃COOH）=

10-8

b

mol/L，然后根据物料守恒可得滴加的醋酸溶液的浓度a=（

10-8

b

+0.1）×2=

0.2(10-7+b)

b

或

(10-7+b)

5b

；
故答案为：HCO₃^-水解程度大于其电离程度； 

0.2(10-7+b)

b

或

(10-7+b)

5b

．

点评：本题考查化学反应速率、化学平衡的计算及影响因素、盖斯定律的应用、电离与水解等，难度中等．