Question

【题目】新技术的开发应用，不仅有利于改善环境质量，而且能充分开发“废物”的潜在价值。

回答下列问题：

（1）用烟道气与氢气来合成甲醇涉及到如下几个反应：

①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-91kJ·mol-1

②2CO2(g)=2CO(g)+O2(g) △H=+566kJ·mol-1

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1

④CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)H=__kJ·mol-1。

（2）在容积均为2L的两个恒容密闭容器中发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，有关数据如下：

①800°C时该反应的平衡常数K=__。

②容器2中x=__，n=___。

③若800℃起始时，在2L恒容密闭容器中加入CO、H2O、CO2、H2各1mol，则此时v正__v逆(填“>”“<”或“=”)。

（3）反应(NH4)2CO3+H2O+CO22NH4HCO3OH可用于捕捉空气中的CO2，为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测定CO2气体的浓度，得到的曲线图如图：

①H__0(填“>”“<”或“=”)。T1~T2区间，c(CO2)变化的原因是___。

②已知常温下NH3·H2O的电离常数K=1.8×10-5，碳酸的电离常数K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11，则恰好完全反应时所得的NH4HCO3溶液中c(H+)__c(OH-)(填“>”“<”或“=”)。

③在图中所示五种温度下，该反应的平衡常数最大的温度是__。

Answer 1

【答案】-49.8 1 或66.7% = < T1~ T2区间，反应未平衡，温度上升反应速率加快，相同时间内捕捉的CO2越多，剩余的二氧化碳浓度就越小 < T1

【解析】

(1))已知①CO(g)+2H2 (g)═CH3OH(g)△H=-91kJmol-1
②2CO2 (g)═2CO(g)+O2(g)△H=+566.0 kJmol-1
③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6 kJmol-1 ．
由盖斯定律可知，①+(②+③)得CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)，△H=-91kJmol-1 +×(566.0 kJmol-1-483.6 kJmol-1 )=-49.8kJmol-1；

(2)①容器体积为2L，所以初始c(CO)=，c(H2)=；平衡时CO的转化率为，即转化mol·L-1，列三段式：

根据平衡常数的概念可知K==1；

②达到平衡时氢气的物质的量为nmol，则其浓度c(H2)=，列三段式有：

温度不变平衡常数不变，所以平衡常数K==1，解得n=mol，CO的转化率为；

③在2 L恒容密闭容器中加入CO、H2O、CO2、H2各1 mol，该反应前后气体系数之和相同，所以可用物质的量代替浓度计算，此时浓度商Q==K，所以平衡不发生移动，即v正=v逆；

(3)①T3温度之前随温度上升，反应速率加快，所以相同时间内测得的CO2浓度下降，T3温度之后，在相同时间内反应已达到平衡，温度上升，平衡左移，CO2浓度上升，说明该反应的正反应为放热反应，即H<0；T1~ T2区间，反应未平衡，温度上升反应速率加快，相同时间内捕捉的CO2越多，剩余的二氧化碳浓度就越小；

②铵根的水解使溶液显酸性，碳酸氢根水解使溶液显碱性，铵根的水解平衡常数Kh=，碳酸氢根的水解平衡常数Kh=，比较可知碳酸氢根的水解程度大于铵根的水解程度，所以溶液显碱性，即c(H+)<c(OH- )；

③根据①可知该反应为放热反应，温度越高平衡常数越小，所以T1温度时平衡常数最大。