题目内容

2．CO是主要的大气污染气之一，但也是中药的工业原料．
（1）N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O+表面转化为无害气体，其反应为N2O（g）+CO（g）?CO2（g）+N2（g）△H，有关化学反应的物质变化过程（图1）及能量变化过程如（图2）：

①由图1可知：△H=-224kJ/mol；该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
②由图2可知，△H、△H1、△H2三者的关系为△H=△H1+△H2．
（2）CO在催化剂作用下可用于合成甲醇：CO（g）+2H2 （g）?CH3OH （g）△H=-91kJ/mol，
在密闭容器中充入1molCO和2molH2，平衡时，CO的转化率与温度、压强的关系如图3．
①P1＜P2（填“＞”、“＜”或“=”），理由是甲醇的合成反应是气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强平衡正向移动，CO的平衡转化率增大；
②在温度、容积不变的情况下，向该密闭容器中再增加a molCO与2a molH2，达到新平衡时，CH3OH的百分含量增大（填“增大”、“减小”或“不变”），平衡常数不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）一定条件下，甲醇与CO反应可以合成乙酸：常温下，将c1 mol/L的CH3COOH溶液与c2 mol/L的NaOH溶液等体积混合（忽略混合过程中溶液的体积变化），反应平衡时，c（Na+）=c（CH3COO-），用含c1和c2的代数式表示该混合液中醋酸的电离平衡常数为$\frac{1{0}^{-7}{c}_{2}}{{c}_{1}-{c}_{2}}$．

分析 （1）①反应物能量高于生成物，反应为放热反应，反应焓变△H=生成物总焓-反应物总焓；
②依据图1书写热化学方程式，①N2O+Pt2O+=Pt2O2++N2 △H1，
②Pt2O2++CO=Pt2O++CO2 △H2，结合盖斯定律计算①+②得到N2O（g）+CO（g）=CO2（g）+N2（g），结合盖斯定律计算得到所需反应的焓变；
（2）①甲醇的合成反应是气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强平衡正向移动，CO的平衡转化率增大；
②温度容积不变，向该密闭容器再增加a mol CO与 2a mol H2，等效为开始加入2a mol CO与 4a mol H2，体积扩大1倍，平衡后增大压强，再压缩恢复到原来体积，增大压强平衡向体积减小的方向移动．平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变；
（3）CH3COO-）═c（Na+），根据电荷守恒可得c（OH-）=c（H+），根据醋酸的电离平衡常数表达式及溶液中醋酸、醋酸根离子和氢离子浓度进行计算．

解答 解：（1）①图2分析可知，反应物能量高于生成物，反应为放热反应，反应焓变△H=生成物总焓-反应物总焓=135KJ/mol-359KJ/mol=-226KJ/mol，该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能，故答案为：-224KJ/mol；小于；
②、①N2O+Pt2O+=Pt2O2++N2△H1，②Pt2O2++CO=Pt2O++CO2△H2，
结合盖斯定律计算①+②得到N2O（g）+CO（g）=CO2（g）+N2（g）△H=△H1+△H2，故答案为：△H=△H1+△H2；
（2）①甲醇的合成反应是气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，故答案为：＜；甲醇的合成反应是气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强平衡正向移动，CO的平衡转化率增大；
②温度容积不变，向该密闭容器再增加a mol CO与 2a mol H2，等效为开始加入2a mol CO与 4a mol H2，体积扩大1倍，平衡后增大压强，再压缩恢复到原来体积，增大压强平衡向体积减小的方向移动．该反应为气体体积减小的反应，故向正反应移动，CO转化率增大．
平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变．
故答案为：增大；不变；
（3）常温下，将c1mol/L的CH3COOH溶液与c2mol/L的NaOH溶液等体积混合，反应平衡时溶液中c（CH3COO-）=c（Na+）=0.5c2mol/L，根据电荷守恒可得c（OH-）=c（H+），常温下的中性溶液中c（OH-）=c（H+）=10-7mol/L，c（CH3COOH）=0.5（c1mo/L-c2mol/L），醋酸的电离平衡常数为：K=$\frac{c（{H}^{+}）•c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{1{0}^{-7}{c}_{2}}{{c}_{1}-{c}_{2}}$，故答案为$\frac{1{0}^{-7}{c}_{2}}{{c}_{1}-{c}_{2}}$．

点评 本题考查了化学反应能量变化、图象分析、盖斯定律的理解应用、平衡计算与移动、平衡常数等知识，注意反应活化能的大小比较，题目难度中等．

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