Question

（14分）煤炭氣化可以提高燃料的利用率，又可以合成新型能源。
（1）煤炭氣化時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：C（s）＋H₂O（g）H₂（g）＋CO（g）。
①已知：2C （s）＋O₂（g）＝2CO （g）；△H₁＝–221．0 kJ mol^–1
2H₂（g）＋O₂（g）＝2H₂O （g）；△H₂＝–483．6 kJ mol^–1
則煤氣化反應(yīng)的△H＝         。
②煤氣化反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝    ，溫度升高，平衡常數(shù)          。
（2）水煤氣可以合成甲醇：CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）。一定條件下，向體積為1 L的密閉容器中充入1 mol CO和3 mol H₂，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為75%。
①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到平衡，H₂的平均反應(yīng)速率υ（H₂）＝                。
②反應(yīng)達(dá)平衡后充入適量氫氣并維持H₂濃度和容器的溫度不變，增大容器的體積，跟原平衡相比較達(dá)到新平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率       （填“增大”、“不變”或“減小”），其原因是                                              。
③將3.2 g甲醇充分燃燒后的產(chǎn)物通入75 mL2 mol/L的NaOH溶液，所得溶液中離子濃度大小順序?yàn)?u>                    。

Answer 1

⑴①＋131．3 kJ mol^–1(2分)  ②(2分) 增大   (2分)
⑵①0.150mol·L^－1·min^－1(2分)  ②不變(2分) 保持溫度不變，則平衡常數(shù)不變，增大容器體積，維持H₂濃度不變，則濃度冪等于平衡常數(shù)K，K不變，所以不變，故CO的轉(zhuǎn)化率不變。     (2分)③c(Na^＋)＞c(HCO₃^－   )＞c(CO₃^2－)＞c(OH^－)＞c(H^＋) (2分)

⑴①考查蓋斯定律的應(yīng)用。設(shè)提供的兩個(gè)熱化學(xué)方程式分別為a、b，根據(jù)蓋斯定律，由(a－b)×，可得：C(s)＋H₂O(g)H₂(g)＋CO(g)，故△H＝(－221＋483．6)kJ mol^–1×＝＋131.3 kJ mol^–1。
②平衡常數(shù)是指在一定條件下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)方程式可知，平衡常數(shù)的表達(dá)式為K＝。應(yīng)用正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，，因此平衡常數(shù)增大。
⑵①CO的平衡轉(zhuǎn)化率為75%，所以v(CO)＝＝0.075 mol·L^－1·min^－1。由于反應(yīng)速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，因此v(H₂)＝2v(CO₂)＝0.150 mol·L^－1·min^－1。
②保持溫度不變，則平衡常數(shù)不變，增大容器體積，維持H₂濃度不變，則濃度冪等于平衡常數(shù)K，K不變，所以不變，故CO的轉(zhuǎn)化率不變。
③3.2g甲醇完全燃燒生成的CO₂是3.2g÷32g/mol＝0.1mol，氫氧化鈉是0.15mol，所以根據(jù)方程式可知，反應(yīng)后得到等物質(zhì)的量濃度的Na₂CO₃和NaHCO₃溶液，溶液顯堿性。由于CO₃^2－水解程度大于HCO₃^－   的水解程度，因此離子濃度大小為c(Na^＋)＞c(HCO₃^－   )＞c(CO₃^2－)＞c(OH^－)＞c(H^＋)。