Question

【題目】（1）已知：① CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1

② C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH＝－73 kJ·mol－1

③ 2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH＝－171 kJ·mol－1

則CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH＝_________________。

（2）其他條件相同時，CO和H2按物質(zhì)的量比1：3進行反應(yīng)：

CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)

H2的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強下，隨溫度的變化如圖所示。

①實際生產(chǎn)中采用圖中M點而不是N點對應(yīng)的反應(yīng)條件，運用化學(xué)反應(yīng)速率和平衡知識，同時考慮生產(chǎn)實際，說明選擇該反應(yīng)條件的理由______________________________。

②M點的平衡常數(shù)Kp=_____________________。（只列算式。Kp的表達式是將平衡分壓代替平衡濃度。某物質(zhì)的平衡分壓=總壓×該物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù)）

（3）下圖表示在一定條件下的1 L的密閉容器中， X、Y、C三種氣體因發(fā)生反應(yīng)，三種氣體的物質(zhì)的量隨時間的變化情況。下表是3 mol X和1mol Y在一定溫度和一定壓強下反應(yīng)，達到平衡時C的體積分數(shù)(C%)。

①X、Y、C三種氣體發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________。

②表中a的取值范圍是________________________________。

③根據(jù)上圖和上表分析，25 min～40 min內(nèi)圖中曲線發(fā)生變化的原因可能是________。

（4）CO2可轉(zhuǎn)化為碳酸鹽，其中Na2CO3是一種用途廣泛的碳酸鹽.己知：25℃時，幾種酸的電離平衡常數(shù)如下表所示。

H2CO3	H2SO3	HNO2	HClO
K1=4.4×10－7 K2=4.7×10－11	K1=1.2×10－2 K2=6.6×10－8	K=7.2×10－4	K=2.9×10－8

25℃時，向一定濃度的Na2CO3溶液中分別滴入等物質(zhì)的量濃度的下列溶液至過量：

①NaHSO3、②HNO2、③HC1O，溶液中的n (HCO3－)與所加入溶液體積(V)的關(guān)系如上圖所示。其中符合曲線Ⅱ的溶液為__________。

Answer 1

【答案】 －162 kJ·mol－1 與N點條件相比，選用M點條件時，雖然H2轉(zhuǎn)化率低些，但溫度較高，反應(yīng)速率較快，壓強為常壓對設(shè)備要求不高，綜合成本低 Kp = pa-2 Y+3X2C 25.1<a<64.2 縮小容器體積或增大壓強 ①③

【解析】(1)①CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)△H=-41kJmol-1
②C(s)+2H2(g)CH4(g)△H=-73kJmol-1
③2CO(g)C(s)+CO2(g)△H=-171kJmol-1
蓋斯定律計算②+③-①×2 得到CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(g)△H=-162kJmol-1；
(2)①依據(jù)蓋斯定律計算：①CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)△H=-41kJmol-1；②C(s)+2H2(g)CH4(g)△H=-73kJmol-1；③2CO(g)C(s)+CO2(g)△H=-171kJmol-1；②+③-①得到CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)，△H=-203KJ/mol；反應(yīng)是氣態(tài)體積減小的放熱反應(yīng)，低溫高壓促進平衡正向進行，圖象分析可知，與N點條件相比，選用M點條件時，雖然H2轉(zhuǎn)化率低些，但溫度較高，反應(yīng)速率較快，壓強為常壓對設(shè)備要求不高，綜合成本低；
②M點氫氣轉(zhuǎn)化率為90%，CO和H2按物質(zhì)的量比1：3，設(shè)為1mol、3mol，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)三行計算得到平衡物質(zhì)的量，計算物質(zhì)的平衡分壓=總壓×該物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù)，得到平衡常數(shù)，壓強為1.01×105，
CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)
起始量(mol) 1 3 0 0
變化量(mol) 0.9 2.7 0.9 0.9
平衡量(mol) 0.1 0.3 0.9 0.9
總物質(zhì)的量=2.2mol，

M點的平衡常數(shù)Kp=；

(3)①圖象分析可知XY為反應(yīng)物，C為生成物，X物質(zhì)的量消耗3mol-9×0.25mol=0.75mol，Y消耗物質(zhì)的量=0.25mol，C生成物質(zhì)的量為0.5mol，物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，據(jù)此寫出化學(xué)方程式：Y+3X2C；
②Y+3X2C，反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，壓強一定，溫度升高C的體積分數(shù)減小，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，10Mpa，溫度升高平衡逆向進行C體積分數(shù)減小，a＞25.1，圖表中溫度一定壓強增大平衡正向進行，a＜64.2，則a取值25.1＜a＜64.2；
③25min～40min內(nèi)圖中曲線發(fā)生變化，XY減少速率增大，C增加速率增大，可能是增大壓強速率增大，平衡正向進行，XY物質(zhì)的量減小，C物質(zhì)的量增加，改變的條件是縮小容器體積或增大壓強；

(4)由電離平衡常數(shù)可知，酸性：H2SO3＞HNO2＞H2CO3＞HSO3-＞HClO＞HCO3-，根據(jù)強酸制備弱酸，可知H2SO3、HNO2能與碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳，開始加入的酸較小，反應(yīng)生成碳酸氫鹽，溶液中碳酸氫根增大，全部轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉時，再滴加酸又轉(zhuǎn)化為二氧化碳，符合曲線Ⅰ，而HSO3-、HClO與碳酸鈉反應(yīng)只能得到碳酸氫鈉，符合曲線Ⅱ，故答案為①③。