题目内容

能源的相互转化和利用是科学家研究的重要课题．
（1）将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气．反应为：
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ?mol-1．
①该反应自发进行的外界条件是
 
．
②在一个恒容的密闭容器中，一定温度下发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是
 
 （填相应的编号）．
A．CO和H2的体积分数相同       B．1mol H-H键断裂的同时断裂2mol H-O键
C．容器中的压强不变           D．消耗H2O的速率等于生成H2的速率
（2）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，在催化剂存在下进行反应：CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g），得到如下二组数据：
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol
CO H2O H2 CO
1 650 4 2 1.6 2.4
2 900 2 1 0.4 1.6
①该反应的△H
 
0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②计算实验2条件下平衡常数的值K=
 
．
③已知某组实验c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ（如图一）．若在t0时刻将容器的体积扩大至4L，请在答题卡图中绘出c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅱ

（3）pKa表示的是弱电解质电离平衡常数的负对数，即pKa=-lgKa，有关数据如图二：
①0.01mol?L-1 NaHSO3溶液的pH=b1，0.01mol?L-1 NaHCO3溶液的pH=b2，则b1
 
b2（填“＞”、“＜”或“=”）．
②向10mL 0.01mol?L-1的H2SO3溶液中，滴加0.01mol?L-1 KOH溶液10mL，溶液中存在c（H+）＞c（OH-），则以下四种微粒K+、H2SO3、HSO3-、SO32-，其浓度由大到小的顺序为
 
．
考点：化学平衡状态的判断,化学平衡的计算,弱电解质在水溶液中的电离平衡
专题：化学平衡专题,电离平衡与溶液的pH专题
分析：（1）①根据△G=△H-T△S判断，△G＜0，反应自发进行，因为△H＞0，△S＞0，要△G＜0，必须高温条件下反应才能自发；
②A．CO和H2的体积分数相同，相同而不是不变，所以可能平衡也可能未平衡；
B．1mol H-H键断裂相当2mol H-O键形成的同时断裂2mol H-O键，正逆速率相等；
C．容器中的压强不变，说明气体的消耗和生成速度相等；
D．消耗H2O的速率等于生成H2的速率，始终相等；
（2）①第二组温度比第一组高，反应物物质的量比第一组减半，但是平衡时CO2的物质的量比第一组的一半少，表明该反应为放热反应；
②利用三段式计算平衡时，各组分的物质的量，该反应是气体体积不变的反应，故利用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式计算平衡常数；
③已知某组实验c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ（如图一）．若在t0时刻将容器的体积扩大至4L，各组分的浓度都减小，反应速率减小，达平衡所需时间变长；
（4）①根据pKa越小，电离平衡常数Ka越大，则对应酸的酸性就强，利用酸越弱则强碱弱酸盐的水解程度越大来分析；
②H2SO3与KOH以1：1的物质的量比反应生成KHSO3，利用KHSO3溶液呈酸性，则HSO3-的电离大于其水解来分析．
解答： 解：（1）①根据△G=△H-T△S判断，△G＜0，反应自发进行，因为△H＞0，△S＞0，要△G＜0，必须高温条件下反应才能自发，故答案为：较高温度；
②A．CO和H2的体积分数相同，相同而不是不变，所以可能平衡也可能未平衡，故不选；
B．1mol H-H键断裂相当2mol H-O键形成的同时断裂2mol H-O键，正逆速率相等，故选；
C．容器中的压强不变，说明气体的消耗和生成速度相等，故选；
D．消耗H2O的速率等于生成H2的速率，始终相等，故不选；
故选B C；
（2）①实验1中CO的转化率为
4mol-2.4mol
4mol
×100%=40% 实验2中CO的转化率为
2mol-1.6mol
2mol
×100%=20%则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应放热；
故答案为：＜；
②平衡时CO的物质的量为1.6mol，则：
           CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），
开始（mol）：2      1         0        0
变化（mol）：0.4    0.4      0.4       0.4
平衡（mol）：1.6    0.6       0.4      0.4
该反应前后气体体积不变，故利用物质的量代替浓度计算平衡常数，故900℃时该反应平衡常数k=
0.4×0.4
1.6×0.6
=0.17，
故答案为：0.17；
③已知某组实验c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ（如图一）．若在t0时刻将容器的体积扩大至4L，各组分的浓度都减小，反应速率减小，达平衡所需时间变长，图象为，
故答案为：；     
（4）①由pKa数据可知，亚硫酸的pKa小于碳酸，则酸性比碳酸的强，相同浓度的NaHSO3溶液比NaHCO3溶液中酸根离子的水解程度弱，则NaHSO3溶液的pH小，即bl＜b2，故答案为：＜；
②反应后溶液的溶质为KHSO3，又KHSO3溶液呈酸性，则HSO3-的电离大于其水解，电离生成SO32-离子，水解生成H2SO3，则c（K+）＞c（HSO3-）＞c（SO32-）＞c（H2SO3），故答案为：c（K+）＞c（HSO3-）＞c（SO32-）＞c（H2SO3）．
点评：本题考查化学反应的自发，平衡状态判断、平衡常数等，综合性较大，难度中等，注意三段式解题法的运用．
练习册系列答案
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A、
20
3
mol
B、2mol
C、
8
3
mol
D、
10
3
mol
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．
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．
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．
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压强/MPa转化率/%温度/℃ 0.1 0.5 1 10
400 99.2 99.6 99.7 99.9
500 93.5 96.9 97.8 99.3
600 73.7 85.8 89.5 96.4
（4）已各SO2的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论
 
．
（5）在大400～500℃时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是：
 
．
（6）某温度下，向1L密闭容器中开始充入2mol SO2和1mol O2，在V2O5催化剂存在时反应达到平衡，压强减小为开始时的
7
10
，求此温度下反应2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）的达到平衡时SO3的浓度
 
．（写出计算过程，结果保留3位有效数字）
将一螺旋状的铜丝放在酒精灯上灼烧，然后将热的铜丝插入盛有乙醇的试管中．整个反应过程中铜丝表面的颜色变化是
 
，反应的化学方程式为
 
．
微粒 电子数 质子数 中子数 质量数 原子结构示意图
1737Cl
818O
某温度下SO2的转化反应（2SO2+O2?2SO3）的平衡常数K=576 下面三个混合体系中各物质的浓度如下表：
体系 c（SO2）  mol/L c（O2）  mol/L c（SO3）  mol/L 反应方向
（1） 0.0600 0.400 2.00
（2） 0.0960 0.300 0.500
（3） 0.300 0.0400 1.44
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体系（1）
 

体系（2）
 

体系（3）
 
．
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（1）请写出丙的一种同系物：
 
．
（2）请判别上述哪些化合物互为同分异构体：
 
．
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；
鉴别乙的方法：
 
；
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．
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．
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．
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．
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