Question

3．（1）工业上可以利用反应I所示原理降低污染气体的排放，并回收燃煤痼气中的硫．
已知：反应I：2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l）△H₁
反应Ⅱ：2CO₂（g）?2CO（g）+O₂（g）△H₂=+566.0kJ•mol^-1
反应Ⅲ：S（l）+O₂（g）?SO₂（g）△H₃=-296.0kJ•mol^-1
则△H₁=-270kJ?mol^-1．
（2）把0.6mol X气体和0.4mol Y气体混合于2L容器中，发生反应3X（g）+Y（g）?nZ（g）+2W（g），5min末生成0.2mol W，若测知以Z的浓度变化来表示平均速率为0.01mol/（L•min），则上述反应中Z气体的计量系数n=1．
（3）CO和H₂可以通过反应C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂ （g） 制取．在恒温恒容下，若从反应物出发建立平衡，能说明该反应已达到平衡的是AC．
A．体系压强不再变化
B．CO与H₂的物质的量之比为1：1
C．混合气体的密度保持不变
D．每消耗1mol H₂O（g）的同时生成1mol H₂
（4）氯化铵的水溶液显弱酸性，其原因为NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺（用离子方程式表示），若加入少量的明矾，溶液中的NH₄⁺的浓度增大（填“增大”或“减小”或“不变”）．
（5）为更好地表示溶液的酸碱性，科学家提出了酸度（AG）的概念，AG=lg$\frac{c（{H}^{+}）}{c（O{H}^{-}）}$，常温下0.1　mol•L^-1盐酸溶液的AG=12．
（6）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO₄（s）+CO${\;}_{3}^{2-}$?CaCO₃（s）+SO${\;}_{4}^{2-}$
已知298K时，K_sp（CaCO₃）=2.80×10^-9，K_sp（CaSO₄）=4.90×10^-5，
求此温度下该反应的平衡常数K=1.75×10⁴．（计算结果保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）反应Ⅱ：2CO₂（g）?2CO（g）+O₂（g）△H₂=+566.0kJ•mol^-1
反应Ⅲ：S（l）+O₂（g）?SO₂（g）△H₃=-296.0kJ•mol^-1
由盖斯定律可知，-Ⅱ-Ⅲ得到反应I：2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l）；
（2）5min末生成0.2mol W，v（W）=$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{5min}$=0.01mol/（L•min），若测知以Z的浓度变化来表示平均速率为0.01mol/（L•min），速率之比等于化学计量数之比；
（3）结合平衡的特征“等、定”判定平衡状态；
（4）铵根离子水解显酸性，明矾溶于水后铝离子水解显酸性，抑制铵根离子水解；
（5）常温下0.1　mol•L^-1盐酸溶液的AG=lg$\frac{0.1}{1{0}^{-13}}$；
（6）此温度下该反应的平衡常数K=$\frac{c（S{O}_{4}{\;}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（CaS{O}_{4}）}{Ksp（CaC{O}_{3}）}$．

解答 解：（1）反应Ⅱ：2CO₂（g）?2CO（g）+O₂（g）△H₂=+566.0kJ•mol^-1
反应Ⅲ：S（l）+O₂（g）?SO₂（g）△H₃=-296.0kJ•mol^-1
由盖斯定律可知，-Ⅱ-Ⅲ得到反应I：2CO（g）+SO₂（g）?2CO₂（g）+S（l），△H₁=-（+566.0kJ•mol^-1）-（-296.0kJ•mol^-1）=-270kJ?mol^-1，
故答案为：-270kJ?mol^-1；
（2）5min末生成0.2mol W，v（W）=$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{5min}$=0.01mol/（L•min），若测知以Z的浓度变化来表示平均速率为0.01mol/（L•min），速率之比等于化学计量数之比，W、Z的速率相同，则n=1，
故答案为：1；
（3）A．C为固体，气体的物质的量为变量，则体系压强不再变化，为平衡状态，故A选；
B．CO与H₂的物质的量之比为1：1，不能判定平衡，故B不选；
C．C为固体，气体的质量为变量，混合气体的密度保持不变，为平衡状态，故C选；
D．每消耗1mol H₂O（g）的同时生成1mol H₂，只体现正反应速率，不能判断平衡状态，故D不选；
故答案为：AC；
（4）氯化铵的水溶液显弱酸性，其原因为NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，明矾溶于水后铝离子水解显酸性，抑制铵根离子水解，溶液中的NH₄⁺的浓度增大，
故答案为：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；增大；
（5）常温下0.1　mol•L^-1盐酸溶液中，c（H⁺）=0.1mol/L，c（OH^-）=$\frac{Kw}{0.1}$，AG=lg$\frac{0.1}{1{0}^{-13}}$=12，故答案为：12；
（6）此温度下该反应的平衡常数K=$\frac{c（S{O}_{4}{\;}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（CaS{O}_{4}）}{Ksp（CaC{O}_{3}）}$=$\frac{4.90×1{0}^{-5}}{2.80×1{0}^{-9}}$=1.75×10⁴，故答案为：1.75×10⁴．

点评 本题考查较综合，涉及盖斯定律应用、速率计算、K计算及平衡判定、盐类水解等，为高频考点，把握化学反应原理为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，综合性较强，题目难度不大．