Question

2．甲醇是一种可再生能源，由CO₂制备甲醇的过程可能涉及的反应如下：
反应Ⅰ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.58kJ•mol^-1
反应Ⅱ：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂
反应Ⅲ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₃=-90.77kJ•mol^-1
回答下列问题：
（1）反应Ⅱ的△H₂=+41.19 kJ•mol^-1．
（2）反应Ⅲ自发进行的原因是△H＜0．
（3）一定温度下，在一个容积为2L的密闭容器中充入4mol SO₂和2mol O₂，发生反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；2min后达到平衡，测得容器中SO₃的浓度为0.6mol/L．
①下列能说明反应达到平衡状态的是BD．
A．v（O₂）_正=2v（SO₃）_逆               B．气体的平均相对分子质量不变
C．气体的密度不变    D．气体的分子总数不变
②从反应开始到平衡，用SO₂的浓度变化表示的反应速率为0.3mol/（L?min）．
③该温度下，此反应的化学平衡常数为0.26L/mol．（结果保留两位小数）
④达到平衡后，为同时提高反应速率和SO₃的生成量，以下措施一定可行的是B
A．升高温度      B．缩小容器体积     C．分离出SO₃     D．改变催化剂
⑤若向平衡体系中再加入4mol SO₂和2mol O₂，化学平衡向右移动（填“向右”、“向左”或“不”），再次达到平衡时SO₂的转化率增大．（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）25℃时，向浓度均为0.1mol/L的NaBr和KI的混合溶液中逐滴加入AgNO₃溶液，当两种沉淀共存时，c（Br^-）与c（I^-）的比值为6.35×10³．（结果保留两位小数）[K_sp（AgBr）=5.4×10^-13，K_sp（AgI）=8.5×10^-17]．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律：Ⅱ=Ⅰ-Ⅲ得反应②的△H₂；
（2）化学反应能否自发进行，取决于焓变和熵变的综合判据，当△G=△H-T•△S＜0时，反应能自发进行，据此解答；
（3）①依据平衡标志是正逆反应速率相同，个组分含量保持不变；
②依据反应速率V=$\frac{△c}{△t}$；
③依据平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到；
④据影响化学反应速率和平衡移动的规律分析；
⑤恒容容器中再加入4molSO₂和2molO₂，相当于增大压强，平衡正向进行；
（4）25℃时，向浓度均为0.1mol/L的NaBr和Nal的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，先生成沉淀（填化学式），当两种沉淀共存时，依据溶度积常数计算．

解答 解：（1）反应Ⅰ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.58kJ•mol^-1，反应Ⅱ：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂，反应Ⅲ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₃=-90.77kJ•mol^-1，根据盖斯定律：Ⅱ=Ⅰ-Ⅲ得反应②的△H₂=+41.19 kJ•mol^-1；
故答案为：+41.19 kJ•mol^-1；
（2）△G=△H-T•△S＜0时，反应能够自发进行，该反应的△S＜0，反应Ⅲ能够自发进行的原因是△H＜0，
故答案为：△H＜0；
（3）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），反应是气体体积减少的放热反应；
A．反应速率之比等于化学方程式计量数之比，为正反应速率之比，2v（O₂）正=v（SO₃）逆，能说明反应达到平衡状态，v（O₂）正=2v（SO₃）逆不能说明故A错误
B．反应是气体物质的量减少的反应，反应前后气体质量不变，气体的平均相对分子质量不变，说明反应达到平衡状态，故B正确；
C．反应前后气体质量和体积不变，气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．反应是气体物质的量减少的反应，气体的分子总数不变说明反应达到平衡状态，故D正确；
故答案为：BD；
②一定温度下，在一个容积为2L的密闭容器中充人4mol SO₃和2mol O₂，发生反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；2min后达到平衡，测得容器中SO₃的浓度为0.6mol/L，用SO₂的浓度变化表示的反应速率=$\frac{0.6mol/L}{2min}$=0.3mol/L•min；
故答案为：0.3mol/（L?min）；
③一定温度下，在一个容积为2L的密闭容器中充人4mol SO₃和2mol O₂，发生反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；2min后达到平衡，测得容器中SO₃的浓度为0.6mol/L，依据化学平衡三段式列式计算：
                       2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol/L）    2         1        0
变化量（mol/L）   0.6        0.3      0.6
平衡量（mol/L）   1.4        0.7       0.6
平衡常数K=$\frac{[S{O}_{3}]^{2}}{[S{O}_{2}]^{2}•[{O}_{2}]}$=$\frac{0．{6}^{2}}{1．{4}^{2}×0.7}$=0.26L/mol；
故答案为：0.26L/mol；
④A．升高温度平衡逆向移动，故A错误；
  B．缩小容器体积反应速率加快，平衡正向移动，故B正确；
  C．分离出SO₃ 反应速率减慢，故C错误；
  D．改变催化剂不影响平衡移动，故D错误；
故答案为B；
⑤恒容容器中再加入4molSO₂和2molO₂，相当于增大压强，平衡正向进行，再次达到平衡时SO₂的转化率增大；
故答案为：向右；增大；
（4）25℃时，向浓度均为0.1mol/L的NaBr和Nal的混合溶液中逐滴加入AgNO₃溶液，碘化银溶度积常数小于溴化银，先生成沉淀AgI，AgBr+I^-=AgI+Br^-，当两种沉淀共存时，银离子浓度相同，c（Br^-）与c（I^-）的比值=$\frac{{K}_{sp}（AgBr）}{{K}_{sp}（AgI）}$=$\frac{5.4×1{0}^{-13}}{8.5×1{0}^{-17}}$=6.35×10³；
故答案为：6.35×10³．

点评 本题考查了化学平衡、化学反应速率的影响因素分析判断，化学平衡常数的计算，沉淀溶解平衡的分析应用，掌握基础是关键，题目难度中等．