Question

“C 1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质（如CO、CO₂、CH₄、CH₃OH、HCOOH等）为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义．

（1）一定温度下，在两个容积均为2L的密闭容器中，分别发生反应：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．相关数据如下：

容器	甲	乙
反应物投入量	1mol CO2（g）和3mol H2（g）	1mol CH3OH（g）和1mol H2O（g）
平衡时c（CH3OH）	c1	c2
平衡时能量变化	放出29.4kJ	吸收a kJ

请回答：
①a=

 

．
②若甲中反应10s时达到平衡，则用CO₂来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是

 

mol?L^-1?S^-1．
（2）甲烷的一个重要用途是制取H₂，其原理为：CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）在密闭容器中通入等物质的量浓度的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如图1所示，则压强P₁

 

P₂（填“大于”或“小于”）；压强为P₂时，在y点：v（正）

 

v（逆）（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）一定条件下，治理汽车尾气的反应是2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H＜0．在恒温恒容的密闭容器中通入n（NO）：n（CO）=2：1的混合气体，发生上述反应．下列图象如图3正确且能说明反应在进行到t₁时刻一定达到平衡状态的是

 

（选填字母）．
（4）甲酸（HCOOH）是一种弱酸，现用0.1mol?L^-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20.00mL、浓度均为0.1mol?L^-1的盐酸和甲酸溶液，滴定曲线如图2：
滴定开始前，三种溶液中由水电离出的c（H⁺）最大的是

 

；V₁和V₂的关系V₁

 

V₂（填
“＞”、“=”或“＜”）；M点对应的溶液中，各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断,酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算

专题：

分析：（1）①A、B是等效平衡，则A中放出的热量与B中吸收的热量之和为49.0kJ；
②平衡时能量变化放出29.4kJ，求平衡时各组分的浓度，然后求平均反应速率；
（2）该反应正向为体积增大的方向，压强越大，CH₄的转化率越小；压强为P₂时，在Y点反应未达到平衡，则反应正向移动；
（3）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分浓度不再变化，据此进行判断．
（4）酸和碱都对水的电离起抑制作用，酸、碱性越强，水的电离程度越小；甲酸钠显示碱性，氯化钠显示中性；0.1mol?L^-1 NaOH溶液10mL和溶液体积为20.00mL0.1mol?L^-1的甲酸反应，得到的是甲酸和甲酸钠的混合物，据此确定离子浓度大小．

解答： 解：（1）①甲、乙是等效平衡，则甲中放出的热量与乙中吸收的热量之和为49.0kJ，则a=49.0kJ-29.4kJ=19.6kJ，故答案为：19.6；
②平衡时能量变化放出29.4kJ，所以反应二氧化碳的物质的量为

29.4kJ

49.0kJ

=0.6mol，所以，然后求平均反应速率v=

0.6mol 2L

10s

=0.03mol/（L?min），故答案为：0.03；
（2）该反应正向为体积增大的方向，压强越大，CH₄的转化率越小，已知相同温度下，P₁条件下的转化率大于P₂，则P₁小于P₂；压强为P₂时，在Y点反应未达到平衡，则反应正向移动，所以v（正）大于v（逆）；
故答案为：小于；大于；
（3）当反应前后改变的物理量不变时，该可逆反应达到平衡状态，
a中为平衡常数，平衡常数与温度有关，温度不变，则平衡常数始终不变，所以平衡常数不能判断是否达到平衡状态，故a错误；
b为物质的量随时间的变化，一氧化氮与二氧化碳浓度相等时，各组分浓度仍然继续变化，说明没有达到平衡状态，故b错误；
c为CO质量分数随时间变化，反应恰好总质量不变，则反应过程中一氧化氮与一氧化碳的物质的量之比会发生变化，当达到平衡状态时，一氧化氮与一氧化碳的物质的量之比不再变化，故c正确；
d、反应物的转化率不变，说明达平衡状态，故d正确；
故答案为：cd；
（4）0.1mol?L^-1 NaOH溶液、0.1mol?L^-1的盐酸中氢离子和氢氧根浓度都是0.1mol/L，对水的抑制作用一样，但是0.1mol/L甲酸溶液中氢离子浓度小于0.1mol/L，所以对水的电离抑制较小，即三种溶液中由水电离出的c（H⁺）最大的是0.1 mol?L^-1甲酸溶液；根据图象中两线的起点可知，Ⅰ线甲酸溶液，Ⅱ线为盐酸溶液，甲酸和氢氧化钠之间的反应，当恰好完全反应得到的甲酸钠显示碱性，要使得溶液显示中性，pH=7，需要甲酸稍过量，所以盐酸和氢氧化钠恰好完全反应，得到的氯化钠显示中性，所以V₁＜V₂；用0.1mol?L^-1 NaOH溶液10mL和溶液体积为20.00mL0.1mol?L^-1的甲酸反应，得到的是甲酸和甲酸钠的混合物，显示酸性，此时离子浓度大小c（HCOO^-）＞c （Na⁺）＞c （H⁺）＞c （OH^-），
故答案为：甲酸溶液；＜；c（HCOO^-）＞c （Na⁺）＞c （H⁺）＞c （OH^-）．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用、酸碱滴定、弱电解质的电离和盐类的水解、化学平衡状态的判断等，涉及的知识点较多，题目难度中等．