Question

工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）某研究小组分别在体积均为2 L的恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其发生反应，相关数据如下：

容器 编号	温度 /℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡的时间/min	达平衡时体系能量的变化/kJ
		CO	H2O	CO2	H2
①	650	1	2	0.4	0.4	5	16.4kJ
②	650	2	4			t1	Q1 kJ
③	900	2	4	1.6	1.6	t2	Q2 kJ

（1）计算容器②中反应的平衡常数K=______（计算结果保留两位小数）．
（2）容器③中反应达平衡时，CO的转化率为______．
（3）容器①中反应达平衡这段时间，化学反应速率v （H₂）=______．
（4）该反应的正反应为______（填“吸热”或“放热”）反应，理由是______．
（5）下列叙述正确的是______（填字母序号）．
a．平衡时，容器①和容器②中CO₂的体积分数相等
b．反应达平衡状态时，Q₂＞Q₁＞32.8kJ
c．达到平衡的时间：t₂＞t₁＞2.5min
d．该反应的热化学方程式可表示为：CO（g）+H₂O（g）；CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
（6）容器②中反应进行到t min时，测得混合气体中CO₂的物质的量为0.6mol．若用200mL 5mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，得到的溶液中所有离子的物质的量浓度由大到小的顺序为______．

Answer 1

【答案】分析：（1）计算出各物质的平衡浓度，根据方程式计算平衡常数；
（2）根据方程式结合平衡物质的量计算转化率；
（3）根据v=计算；
（4）因反应前后气体的体积不变，则增大压强平衡不移动，所以②中CO₂的物质的量应为0.8mol，而③为1.6mol，说明升高温度平衡向正方向移动；
（5）①②平衡状态相同，结合外界条件对平衡移动的影响进行分析；
（6）n（NaOH）=1mol，反应生成碳酸钠和碳酸氢钠，以此进行判断．
解答：解：（1）容器②与①温度相同，则平衡常数相等，可根据①计算：
                  CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）     1       2        0        0
变化量（mol）    0.4     0.4      0.4      0.4
平衡量（mol）    0.6     1.6      0.4      0.4
k==0.17，
故答案为：0.17；
（2）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）     2       4        0        0
变化量（mol）    1.6     1.6      1.6      1.6
平衡量（mol）    0.4     2.4      1.6      1.6
CO的转化率为=80%，
故答案为：80%；
（3）v （H₂）==0.04mol/（L?min），
故答案为：0.04mol/（L?min）；
（4）因反应前后气体的体积不变，则增大压强平衡不移动，所以②中CO₂的物质的量应为0.8mol，而③为1.6mol，说明升高温度平衡向正方向移动，则正反应为吸热反应，
故答案为：吸热；升高温度，反应物的转化率增大；
（5）a．因反应前后气体的体积不变，则增大压强平衡不移动，则平衡时，容器①和容器②中CO₂的体积分数相等，故a正确；
b．容器①和容器②平衡状态相同应有Q₁=32.8kJ，故b错误；
c．升高温度，反应速率增大，应有达到平衡的时间：t₂＜2.5min，故c错误；
d．正反应为吸热反应，该反应的热化学方程式可表示为：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=+41kJ/mol，故d错误；
故答案为：a；
（6）n（NaOH）=1mol，CO₂的物质的量为0.6mol，反应生成碳酸钠和碳酸氢钠，设生成碳酸钠xmol，碳酸氢钠ymol，则有
，解之得x=0.4，y=0.2，
二者水解都呈碱性，则有c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
故答案为：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
点评：本题综合考查化学平衡，侧重于等效平衡、化学平衡的影响因素以及离子浓度的大小比较等问题的考查，题目难度较大，注意比较表中数目，要具有对数据的处理和分析能力．