Question

【题目】碳及其化合物广泛存在于自然界。请回答下列问题：

（1）反应Ⅰ：Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g) ΔH1 平衡常数为K1，反应Ⅱ：Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g) ΔH2 平衡常数为K2，不同温度下，K1、K2的值如下表：

现有反应Ⅲ：H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g)，结合上表数据，反应Ⅲ是___ (填“放热”或“吸热”）反应。

（2）已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为：2CO2(g)+6H2(g) C2H5OH(g)+3H2O(g) H<0。设m为起始时的投料比，即m= n(H2)/ n(CO2)。

图1 图2 图3

①图1中投料比相同，温度从高到低的顺序为________。

②图2中m1、m2、m3从大到小的顺序为________。

③图3表示在总压为5MPa的恒压条件下，且m=3时，平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。则曲线d代表的物质化学名称为__________。

（3）为了测量某湖水中无机碳含量，量取100mL湖水，酸化后用N2吹出CO2，再用NaOH溶液吸收。往吸收液中滴加1.0mol/L盐酸，生成的V(CO2)随V(盐酸)变化关系如图所示，则原吸收液中离子浓度由大到小的顺序为__________。

Answer 1

【答案】吸热 乙醇 c(Na+)> c(HCO3-) > c(CO32-) > c(OH-) > c(H+)

【解析】

（1）根据盖斯定律书写正确的热化学方程式，结合表格中的数据分析反应热的变化；

（2）①该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，转化率减小；

②一定温度下，CO2转化率随起始时的投料比的增大而增大，一种反应物浓度增大会提高另一种物质的转化率；

③温度升高，反应逆向进行，由图可知，曲线中a为H2，b为CO2，c为H2O，d为C2H5OH。

（3）根据图象分析可知，消耗盐酸10ml前并未产生CO2，再消耗20ml盐酸生成CO2，据此判断溶液中为等量的碳酸钠和碳酸氢钠，溶液为碱性，据此分析溶液中离子浓度的大小关系。

（1）由盖斯定律可知，反应Ⅰ-反应Ⅱ可得反应Ⅲ：H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g)，ΔH3=ΔH1-ΔH2，根据表格中的数据可知，反应Ⅰ温度升高，K增大，反应为吸热反应，ΔH1>0，反应Ⅱ温度升高，K减小，反应为放热反应，ΔH2<0，因此ΔH3=ΔH1-ΔH2>0，说明反应Ⅲ为吸热反应；

（2）①该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，转化率减小，因此T3>T2>T1；

②图3中，相同温度下，增大H2的量，平衡正向移动，因此m1、m2、m3投料比从大到小的顺序为m1>m2>m3；

③温度升高，反应逆向进行，由图可知，曲线中a为H2，b为CO2，c为H2O，d为C2H5OH；

（3）为了测量某湖水中无机碳含量，量取100mL湖水，酸化后用N2吹出CO2，再用NaOH溶液吸收，分析图象可知，溶液中为等量的碳酸钠和碳酸氢钠，溶液为碱性，因此离子浓度大小关系为：c(Na+)> c(HCO3-) > c(CO32-) > c(OH-) > c(H+)。