研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用的双赢的课题．(1)CO可用于合成甲醇．在压强为0.1Mpa条件下.在体积为bL的密闭容器中充入amolCO和2amolH2.在催化剂作用下合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)平衡时CO的转化率与温度.压强的关系如图:(i)该反应属于反应:．(ii)100℃时.该反应的平� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

研究和开发CO₂和CO的创新利用是环境保护和资源利用的双赢的课题．
（1）CO可用于合成甲醇．在压强为0.1Mpa条件下，在体积为bL的密闭容器中充入amolCO和2amolH₂，在催化剂作用下合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）平衡时CO的转化率与温度，压强的关系如图：
（i）该反应属于

反应：（填“吸热”或“放热”）．
（ii）100℃时，该反应的平衡常数：K=

；（用a、b的代数式表示）．若一个可逆反应的平衡常数K值很大，对此反应的说法正确的是：

填序号）
a、该反应使用催化剂意义不大；
b、该反应发生将在很短时间内完成；
c、该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小；
d、该反应一定是放热反应；
（iii）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入amolCO，2amolH₂，达到平衡时CO转化率

（填“增大”，“不变”或“减小”，下同）平衡常数：

．
（iv）在某温度下，向一容积不变的密闭容器中充入2.5molCO，7.5molH₂，反应生成CH₃OH（g），达到平衡时，CO转化率为90%，此时容器内压强为开始时的压强

倍．
（2）某温度条件下，若将CO₂（g）和H₂（g）以体积比1：4混合，在适当压强和催化剂作用下可制得甲烷，已知：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol
H₂（g）+

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol
则CO₂（g）和H₂（g）反应生成液态水的热化学方程式为：

．
（5）25°C时，将a mol?L^-1的氨水与0.1mol?L^-1的盐酸等体积混合．
①当溶液中离子浓度关系满足c（NH₄⁺）＜c（Cl^-）时，则反应的情况可能为

a．盐酸不足，氨水剩余 b．氨水与盐酸恰好完全反应 c．盐酸过量
②当溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）时，用含a的代数式表示NH₃?H₂O的电离常数K_b=

．

考点：转化率随温度、压强的变化曲线,热化学方程式,化学平衡的影响因素,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：物质的组成专题

分析：（1）（i）由图可知，压强一定时，随温度升高，CO的转化率降低，故升高温度平衡向逆反应移动，据此判断；
（ii）化学平衡常数K=

c(CH3OH)

c(CO)．c2(H2)

，根据CO的转化率，利用三段式计算出平衡时各组分的物质的量，进而求出平衡时各组分的浓度，代入平衡常数计算；
可逆反应的平衡常数越大，说明反应进行的程度越大，不能说明反应速率快慢、不能说明该反应在通常条件下一定可以发生、不能说明反应是吸热还是放热；
（iii）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效为在原平衡的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动；
化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，温度不变，平衡常数不变；
（iv）计算参加反应的CO的物质的量，利用差量法计算平衡时反应混合物的物质的量变化量，进而计算平衡时总的物质的量，利用恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比解答；
（2）根据盖斯定律书写目标热化学方程式；
（3）①根据电荷守恒可知：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），若足c（NH₄⁺）＜c（Cl^-），则c（H⁺）＞c（OH^-），溶液呈酸性，据此结合选项判断；
②溶液中存在平衡NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，根据电荷守恒计算溶液的pH值，进而计算溶液中c（OH^-），根据氯离子浓度计算c（NH₄⁺），利用物料守恒计算溶液中c（NH₃．H₂O），代入NH₃?H₂O的电离常数表达式计算．

解答： 解：（1）（i）由图可知，压强一定时，随温度升高，CO的转化率降低，故升高温度平衡向逆反应移动，则正反应为放热反应；
故答案为：放热；
（2）100℃，平衡时CO的转化率为0.5，所以参加反应的CO的物质的量为0.5amol．
CO（g）+2H₂（g）

CH₃OH（g）；
开始（mol）：a       2a               0
变化（mol）：0.5a     a               0.5a
平衡（mol）：0.5a     a               0.5a
所以平衡时，CO的浓度为

0.5a mol

v L

mol/L，H₂的浓度为

a mol

v L

mol/L，CH₃OH的浓度为

0.5a mol

v L

mol/L，100℃时该反应的平衡常数k═

×(

，
a．可逆反应的平衡常数很大，说明反应进行的程度很大，不能说明该反应在通常条件下一定可以发生，该反应可能需要催化剂才可以进行，故a错误；
b．可逆反应的平衡常数很大，说明反应进行的程度很大，不能说明该条件下反应速率很快，故b错误；
c．可逆反应的平衡常数很大，说明反应进行的程度很大，反应达平衡时至少有一种反应物的百分含量很小，故c正确；
d．可逆反应的平衡常数很大，说明反应进行的程度很大，不能说明该反应是吸热还是放热，故d错误，
故答案为：

；c；
（iii）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效为在原平衡的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动，CO的转化率增大，化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，温度不变，平衡常数不变，
故答案为：增大；不变；
（iv）参加反应的CO的物质的量为2.5mol×90%=2.25mol，则：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）物质的量减少△n
1 2
2.25mol 4.5mol
故平衡时总的物质的量为2.5mol+7.5mol-4.5mol=5.5mol，恒温恒容下压强之比等于物质的量之比，故平衡时容器内压强为开始时压强的

5.5mol

2.5mol+7.5mol

=0.55倍，
故答案为：0.55；
（2）已知：①CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ?mol^-1
②H₂（g）+

O₂（g）═H₂O（l）△H₂=-285.8kJ?mol^-1，
利用盖斯定律，将②×4-①可得：CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（l）△H=4×（-285.8kJ?mol^-1）-（-890.3kJ?mol^-1）=-252.9kJ?mol^-1，
故答案为：CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（l）△H=-252.9kJ?mol^-1；
（5）①根据电荷守恒可知：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），若足c（NH₄⁺）＜c（Cl^-），则c（H⁺）＞c（OH^-），溶液呈酸性，
a．盐酸不足，氨水剩余，为氯化铵与氨水的混合溶液，铵根离子水解程度大于氨水的电离时，溶液可能呈酸性，故a可能；
b．氨水与盐酸恰好完全反应，为氯化铵溶液，铵根离子水解，溶液呈酸性，故b可能；
c．盐酸过量，溶液为氯化铵、盐酸的混合溶液，溶液呈酸性，故c可能；
故选：abc；
②根据电荷守恒有c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），由于c（NH₄⁺）=c（Cl^-），故c（H⁺）=c（OH^-），溶液呈中性，故溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=

×0.1mol?L^-1=0.05mol?L^-1，故混合后溶液中c（NH₃．H₂O）=

×amol?L^-1-0.05mol?L^-1=（0.5a-0.05）mol/L，NH₃?H₂O的电离常数K_b=

10-7×0.05

0.5a-0.05

10-8

a-0.1

，
故答案为：

10-8

a-0.1

．

点评：本题考查化学平衡图象、化学平衡有关计算、化学平衡常数、影响化学平衡的因素、热化学方程式书写、溶液酸碱性判断、电离平衡常数计算等，是对知识的综合运用，（5）中注意离子浓度的计算，应加强平时知识的积累，难度中等．