Question

【题目】深入研究碳元素的化合物有重要意义，回答下列问题：

(1)在恒温、恒容密闭容器中加入H2C2O4，发生反应：H2C2O4(s)CO2(g)+CO(g)+H2O(g)，下列叙述能说明反应已经达到平衡状态的是________。

A．压强不再变化

B．CO2(g)的体积分数保持不变

C．混合气体的密度不再变化

D．混合气体的平均摩尔质量保持不变

(2)工业上可以通过反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)制备甲醇。在一容积可变容器中充入2molCO和4molH2,CO的平衡转 化率随温度(T)、压强(P)的变化关系如图所示。该反应的H_______0(填“>”、“<”或“＝”)，比较A点时用CO表示的正反应速率与B点时用CH3OH表示的逆反应速率的大小v正(CO)____v逆(CH3OH)(填“>”、“<”或“＝”)。若在压强P1下达到化学平衡状态A时，容器的体积为10L。如果反应开始时仍充入2molCO和4molH2,则在压强P2下达到平衡状态B时容器的体积V(B)=________L。

(3)从平衡移动的角度分析AlCl3溶液可以溶解CaCO3固体的原因是_________________

(4)常温下，测得某CaCO3的饱和溶液pH=10.0，忽略CO32－的第二步水解，计算Ksp(CaCO3)=__________(保留三位有效数字)(已知：Ka1(H2CO3)=4.4×10-7Ka2(H2CO3)=4.7×10-11)

(5)有一种可充电电池Na-Al/FeS，电池工作时Na+的物质的量保持不变，并且用含Na+的导电固体作为电解质，已知该电池的正极反应式为2Na++FeS+2e-=Na2S+Fe, 则放电时负极反应式为____________________。该电池充电时，当转移2mol电子时，阳极质量的变化量为______g。

Answer 1

【答案】AC < < 2 CaCO3(s) Ca2+ (aq)+ CO32－(aq)，Al3+ 水解显酸性，溶液中H+与CO32－结合，促进CaCO3的溶解平衡向右移，使CaCO3溶解 6.91×10-9 2Na-2e-=2Na+ 46

【解析】

（1）恒容密闭容器中，保持温度不变，

A、反应H2C2O4 （s）H2O（g）+CO（g）+CO2（g）是一个气体体积增大的反应，恒容时，容器的压强不再变化，说明该反应已达到化学平衡状态，故A正确；

B、在反应H2C2O4 （s）H2O（g）+CO（g）+CO2（g）中，CO2(g)的体积分数始终保持不变，不能说明该反应已达到化学平衡状态，故B错误；

C、密度=，气体的总质量会变，体积不变，混合气体的密度不再变化能说明该反应已达到化学平衡状态，故C正确；

D、生成物气体是按照固定比例生成的，气体平均摩尔质量不发生变化，所以当气体平均摩尔质量不再发生变化，不能说明该反应已达到化学平衡状态，故D错误。

（2）根据图象可知，温度升高CO的平衡转化率下降，所以为放热反应，H<0；

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）正反应是气体体积减小的方向，当其他条件不变时，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的平衡转化率增大，由图可知A点CO的平衡转化率比B点CO的平衡转化率小，说明P1< P2，当其他条件不变时，压强越高，反应速率越快，则v正(CO) <v逆(CH3OH)；

利用A点时CO的转化率为50%，

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始（mol）：2 4 0

转化（mol）：1 2 1

平衡（mol）：1 2 1

K==25

A、B两容器温度相同，即化学平衡常数相等，且B点时CO的转化率为0.8，

则 CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始（mol）：2 4 0

转化（mol）：1.6 3.2 1.6

平衡（mol）：0.4 0.8 1.6

设体积为VL，则有K=得V=2L

（3）CaCO3(s) Ca2+ (aq)+ CO32－(aq)，Al3+ 水解显酸性，溶液中H+与CO32－结合，促进CaCO3的溶解平衡向右移，使CaCO3溶解；

（4）由Ka2（H2CO3）=4.7×10-11可知CO32-+H2OHCO3-+OH-的水解Kh=

常温下，测得CaCO3与水形成的浊液pH为10，c（HCO3-）=c（OH-）=1×10-4，

可知c（CO32-）==

又c（Ca2+）=c/span>（CO32-）+c（HCO3-）=

Ksp（CaCO3）=c（Ca2+）×c（CO32-）=×=6.91×10-9

（5）Na性质活泼，易失去电子而被氧化，应为原电池的负极，电极方程式为2Na-2e-=2Na+；充电时，阳极发生氧化反应，电极方程式为

Na2S+Fe-2e-=2Na++FeS △m

2mol 46g

该电池充电时，当转移2mol电子时，阳极质量的变化量为46g。