Question

【题目】根据高中所学的化学反应原理解答下面的问题：
（1）下面为CO2加氢制取低碳醇的热力学数据：
反应Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0 kJmol﹣1
反应Ⅱ：2CO2（g）+6H2（g）CH3CH2OH（g）+3H2O（g）△H=﹣173.6kJmol﹣1
写出由CH3OH（g）合成CH3CH2OH（g）的热化学反应方程式：
（2）工业合成甲醇的反应：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0．
①该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）如下表：

温度/℃	250	350
K	2.041	x

符合表中的平衡常数x的数值是（填字母序号）．
A.0 B.0.012
C.32.081 D.100
②若装置乙为容积固定的密闭容器，不同时间段各物质的浓度如下表：

	c（CO）	c（H2）	c（CH3OH）
0min	0.8molL﹣1	1.6molL﹣1	0
2min	0.6molL﹣1	y	0.2molL﹣1
4min	0.3molL﹣1	0.6molL﹣1	0.5molL﹣1
6min	0.3molL﹣1	0.6molL﹣1	0.5molL﹣1

反应从2min到4min之间，H2的平均反应速率为 ． 反应达到平衡时CO的转化率为 ． 反应在第2min时改变了反应条件，改变的条件可能是（填字母序号）．
A．使用催化剂 B．降低温度 C．增加H2的浓度 D．升高温度
（3）全钒液流储能电池（VRB）广泛应用于风能、太阳能发电系统的储能系统，电池反应为VO2++V2++2H+ VO2++V3++H2O，试推写出放电时正极的电极反应式 ．
（4）如图2为某温度下，Fe（OH）3（s）、Mg（OH）2（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液的pH，金属阳离子浓度变化情况．据图分析：该温度下，溶度积常数的关系为：Ksp[Fe（OH）3] Ksp[Mg（OH）2]（填：＞、=、＜）；如果在新生成的Mg（OH）2浊液中滴入足量的Fe3+ ， 振荡后，白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀，原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）2CH3OH（g）?CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H=﹣75.6 kJ?mol﹣1
（2）B；0.3 mol?L﹣1?min﹣1；62.5%；AD
（3）VO2++2H++e﹣=VO2++H2O
（4）＜；浊液中存在溶解平衡：Mg（OH）2 Mg2++2OH﹣ ， 当加入Fe3+后与OH﹣生成更难溶解的Fe（OH）3 ， 使平衡继续向右移动，最后Mg（OH）2全部溶解转化为红棕色的Fe（OH）3
【解析】解：（1）反应Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJmol﹣1
反应Ⅱ：2CO2（g）+6H2（g）CH3CH2OH（g）+3H2O（g）△H=﹣173.6kJmol﹣1
根据盖斯定律，Ⅱ﹣Ⅰ×2可得：2CH3OH（g）CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H=﹣75.6kJmol﹣1 ，
所以答案是：2CH3OH（g）CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H=﹣75.6kJmol﹣1；（2）①△H＜0，所以正反应为放热反应，故平衡常数随着温度的升高而降低，x＜2.041，而且因为是可逆反应，平衡常数不可能为0，
故选：B；
②根据表格中CO的浓度变化量可知△c（H2）=2×（0.6﹣0.3）mol/L=0.6mol/L，则v（H2）= =0.3 molL﹣1min﹣1；
4 min时，反应达到平衡，故CO的转化率= ×100%=62.5%；
4min内CO与氢气浓度变化量为0.5mol/L：1mol/L=1：2，等于化学计量数之比，不能是增大氢气浓度，而0～2 min的反应速率比2～4 min的反应速率小，故2 min时可能使用了催化剂或者升高温度；
所以答案是：0.3 molL﹣1min﹣1；62.5%；AD；（3）电池反应为VO2++V2++2H+ VO2++V3++H2O，放电时为原电池，正极发生还原反应，VO2+获得电子酸性条件下生成VO2+与H2O，电极反应式为VO2++2H++e﹣=VO2++H2O：，
所以答案是：VO2++2H++e﹣=VO2++H2O；（4）由图可知，铁离子、镁离子浓度相同时，再沉淀溶解平衡溶液中氢氧化铁平衡体系中pH更小，即氢氧根离子浓度更小，故Ksp[Fe（OH）3]＜Ksp[Mg（OH）2]，浊液中存在溶解平衡：Mg（OH）2 Mg2++2OH﹣ ， 当加入Fe3+后与OH﹣生成更难溶解的Fe（OH）3 ， 使平衡继续向右移动，最后Mg（OH）2全部溶解转化为红棕色的Fe（OH）3 ，
所以答案是：＜；浊液中存在溶解平衡：Mg（OH）2 Mg2++2OH﹣ ， 当加入Fe3+后与OH﹣生成更难溶解的Fe（OH）3 ， 使平衡继续向右移动，最后Mg（OH）2全部溶解转化为红棕色的Fe（OH）3 ．
【考点精析】本题主要考查了化学平衡的计算的相关知识点，需要掌握反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能正确解答此题．