Question

20．碳及其化合物有广泛的用途．
（1）反应C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1，达到平衡后，体积不变时，以下有利于提高H₂产率的措施是BC．
A．增加碳的用量　  B．升高温度   C．用CO吸收剂除去CO　　D．加入催化剂
（2）已知，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1
则反应 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）  的△H=-41.2kJ•mol^-1．
（3）在298k温度下，将CO（g）和H₂O（g）各0.16mol分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中，发生以下反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如表数据：

t/min	2	4	7	9
n（H2O）/mol	0.12	0.11	0.10	0.10

①该温度下，此反应的平衡常数K=$\frac{9}{25}$；
②若反应在398K进行，某时刻测得n（CO）=0.5mol  n（H₂O）=1.0mol，n（CO₂）=1.0mol  n（H₂）=1.2mol则此时V_（正）＜V_（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）CaS在一定条件下经原子利用率100%的高温反应生成CaSO₄，该反应的化学方程式为CaS+2O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSO₄；在一定条件下，CO₂可与对二甲苯反应，在其苯环上引入一个羧基，对二甲苯的结构产简式为：，产物的结构简式为．

Answer 1

分析 （1）该反应是一个反应前后气体体积增大的吸热反应，升高温度、减小压强、减少生成物的量都能使平衡向正反应方向移动提高H₂产率；
（2）利用盖斯定律构造目标热化学方程式，反应热也进行相应的运算；
（3）①先求出平衡时各物质的浓度，再根据平衡常数表达式为K=$\frac{c（H{\;}_{2}）×c（CO{\;}_{2}）}{c（CO）×c（H{\;}_{2}O）}$计算；
②计算可知此时的浓度商Q余与K比较判断；
（4）根据“CaS为原料，在一定条件下经原子利用率100%的高温反应，可再生CaSO₄”可知另一种反应物为氧气，据此写出反应的化学方程式；在对二甲苯的苯环上添上应该羧基即可得到该有机物．

解答 解：（1）提高H₂产率，应改变体积平衡向正反应方向移动，
A．碳为固体，增加碳的用量，不影响平衡移动，故A错误；
B．正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，能提高H₂产率，故B正确；
C．用CO吸收剂除去CO，CO的浓度降低，平衡向正反应方向移动，能提高H₂产率，故C正确；
D．加入催化剂，加快反应速率，缩短到达平衡的时间，不影响平衡移动，故D错误，
故答案为：BC；
（2）已知：①C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），△H=+131.3kJ•mol^-1，
②C（s）+CO₂（g）?2CO（g），△H=+172.5kJ•mol^-1
根据盖斯定律，①-②得：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），△H=131.3kJ•mol^-1-172.5kJ•mol^-1=-41.2kJ•mol^-1，
故答案为：-41.2；
（3）①CO和H₂O反应了0.06mol，则CO₂和H₂生成了0.06mol，平衡时各物质的浓度为：反应物CO和H₂O为0.05mol/L，生成物CO₂和H₂为0.03mol/L，
平衡常数表达式为K=$\frac{c（H{\;}_{2}）×c（CO{\;}_{2}）}{c（CO）×c（H{\;}_{2}O）}$=$\frac{0.03mol/L×0.03mol/L}{0.05mol/L×0.05mol/L}$=$\frac{9}{25}$，
故答案为：$\frac{9}{25}$；
②若反应在398K进行，某时刻测得n（CO）=0.5mol  n（H₂O）=1.0mol，n（CO₂）=1.0mol  n（H₂）=1.2mol则此时浓度商Q=$\frac{c（H{\;}_{2}）×c（CO{\;}_{2}）}{c（CO）×c（H{\;}_{2}O）}$=$\frac{1×1.2}{0.5×1}$=$\frac{12}{5}$＞K，所以平衡向逆反应方向移动，故V_（正）＜V_（逆），故答案为：＜；
（4）以反应①中生成的CaS为原料，在一定条件下经原子利用率100%的高温反应，可再生CaSO₄，则另一种反应为为氧气，该反应的化学方程式为 CaS+2O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSO₄；在一定条件下，CO₂可与对二甲苯反应，对二甲苯的结构简式为：，在其苯环上引入一个羧基，相当于用羧基取代苯环上的氢原子，对二甲苯中苯环上4个H原子位置等价，则该产物的结构简式为：，
故答案为：CaS+2O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSO₄；；．

点评 本题主要考查了影响平衡移动的因素、盖斯定律应用、平衡常数的计算等，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力和计算能力．