Question

10．（1）标准状况下，1m³的可燃冰可转化为160L甲烷和0.8m³的水．则可燃冰中n（CH₄）：n（H₂O）=$\frac{160}{22.4}$：$\frac{8×1{0}^{5}}{18}$（列出计算式即可）．
（2）羰基硫（COS）多产生于煤化工合成气中，能引起催化剂中毒，可通过水解反应：COS（g）+H₂O （g）?H₂S（g）+CO₂（g）△H除去．相关的化学键键能数据如表；

化学键	C=O（CO2）	C=O（COS）	C=S（COS）	H-S	H-O
E/kJ•mol-1	803	742	577	339	465

则△H为）=-35kJ/mol．
（3）近期太阳能利用又有新进展．利用太阳能由CO₂制取C的原理如图1所示，若重整系统发生的反应中$\frac{n（FeO）}{n（C{O}_{2}）}$=4，则重整系统中发生反应的化学方程式4FeO+CO₂$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$C+2Fe₂O₃．
（4）NaHS可用于污水处理的沉淀剂．已知：25℃时，H₂S的电离常数K_a1=1.0×10^-7，K_a2=7.0×10^-15，反应Hg²⁺（aq）+HS^-（aq）?HgS（s）+H⁺（aq）的平衡常数K=1.75×10³⁸，则K_sp（HgS）=4.0×10^-53．

（5）已知CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-42kJ•mol^-1，在进气比[n（CO）：n（H₂O）]不同时，测得相应的CO的平衡转化率如图2，图中各点对应的反应温度可能相同，也可能不同．图中D、E两点对应的反应温度分别为T_D和T_E．判断：2T_D＜T_E（填“＜”、“=”或“＞”）．
②与图2中E点对应的反应温度相同的为AG（填字母，多填倒扣分）．

Answer 1

分析 （1）标准状况下160L甲烷物质的量=$\frac{160L}{22.4L/mol}$，0.8m³的水为8×10⁵cm³，水的质量8×10⁵g，据此计算物质的量之比；
（2）COS（g）+H₂O（g）═H₂S（g）+CO₂（g）的焓变等于旧键断裂吸收的能量和新键生成释放能量的差；
（3）根据由CO₂制取C的太阳能工艺图示可知，CO₂被FeO还原为C，则FeO将被氧化，根据重整系统发生的反应中$\frac{n（FeO）}{n（C{O}_{2}）}$=4写出化学方程式；
（4）反应Hg²⁺（aq）+HS^-（aq）?HgS（s）+H⁺（aq）的平衡常数K=$\frac{c（{H}^{+}）}{c（H{S}^{-}）c（H{g}^{2+}）}$=$\frac{c（{H}^{+}）}{c（H{S}^{-}）c（H{g}^{2+}）}$×$\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{K{a}_{2}}{Ksp}$=1.75×10³⁸；
（5）①已知CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-42kJ•mol^-1，反应为放热反应，升温平衡逆向进行，CO转化率减小；
②与图2中E点对应的反应温度相同的应是计算得到平衡常数相同的点，其中CDE点温度EDC，AB点A＜B，FG点，F＜G，BEF起始比值不同，CO转化率相同，结合平衡常数计算分析；

解答 解：（1）标准状况下160L甲烷物质的量=$\frac{160L}{22.4L/mol}$，0.8m³的水为8×10⁵cm³，水的质量8×10⁵g，则可燃冰中n（CH₄）：n（H₂O）=$\frac{160L}{22.4L/mol}$：$\frac{8×1{0}^{5}g}{18g/mol}$=$\frac{160}{22.4}$：$\frac{8×1{0}^{5}}{18}$，
故答案为：$\frac{160}{22.4}$：$\frac{8×1{0}^{5}}{18}$；
（2）COS（g）+H₂O（g）═H₂S（g）+CO₂（g）的△H=（742+465×2）-（339+803）=-35kJ/mol，
故答案为：-35kJ/mol；
（3）由CO₂制取C的太阳能工艺图示可知，CO₂被FeO还原为C，则FeO将被氧化，根据重整系统发生的反应中$\frac{n（FeO）}{n（C{O}_{2}）}$=4，结合得失电子数守恒和质量守恒可知反应为：4FeO+CO₂$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$C+2Fe₂O₃，
故答案为：4FeO+CO₂$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$C+2Fe₂O₃；
（4）反应Hg²⁺（aq）+HS^-（aq）?HgS（s）+H⁺（aq）
反应的平衡常数K=$\frac{c（{H}^{+}）}{c（H{S}^{-}）c（H{g}^{2+}）}$=$\frac{c（{H}^{+}）}{c（H{S}^{-}）c（H{g}^{2+}）}$×$\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{K{a}_{2}}{Ksp}$=1.75×10³⁸，
Ksp=$\frac{7×1{0}^{-15}}{1.75×1{0}^{38}}$=4.0×10^-53，
故答案为：4.0×10^-53；
（5）①已知CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-42kJ•mol^-1，反应为放热反应，升温平衡逆向进行，CO转化率减小，图中D、E两点对应的反应温度分别为T_D和T_E．D点CO转化率大于E点CO转化率，说明T_D＜T_E ，
故答案为：＜；   
②E点平衡常数CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量             1              1                0                0
变化量             0.5         0.5                0.5             0.5
平衡量            0.5           0.5              0.5              0.5
K=1
A点平衡常数CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量           1             2                0             0
变化量          $\frac{2}{3}$            $\frac{2}{3}$                 $\frac{2}{3}$            $\frac{2}{3}$          
平衡量          $\frac{1}{3}$             $\frac{4}{3}$                $\frac{2}{3}$            $\frac{2}{3}$
K=1
B点平衡常数CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量         1               2                0               0
变化量         0.5             0.5            0.5            0.5
平衡量        0.5             1.5             0.5            0.5
K≠1
F点平衡常数CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量         3             2                0               0
变化量       1.5           1.5             1.5             1.5
平衡量       1.5           0.5            1.5             1.5
K≠1
G点平衡常数CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量          3            2                 0             0
变化量         1.2         1.2            1.2             1.2
平衡量        1.8          0.8             1 2              1.2
K=$\frac{1.2×1.2}{1.8×0.8}$=1
故与图2中E点对应的反应温度相同的为AG，
故答案为：AG；

点评 本题考查了盖斯定律的应用、反应达平衡的判断以及平衡常数的有关计算等问题，综合性较强，是高考的常见题型，题目难度中等．