Question

【题目】低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，低碳经济的概念在中国正迅速从高端概念演变成全社会的行为，在新能源汽车、工业节能等多个领域都大有作为．请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质
（1）实验室里常用NaOH溶液吸收CO2 ， 若用100mL 3molL﹣1的NaOH溶液吸收4.48L（标准状况下）CO2 ， 完全吸收反应后，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为
（2）工业上可利用CO或CO2来制备清洁液体燃料甲醇．已知：800℃时，化学反应①、反应②对应的平衡常数分别为2.5、1.0反应①：2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）△H=﹣90.8kJmol﹣1
反应②：H2（g）+CO2（g）H2O（g）+CO（g）△H=+41.2kJmol﹣1
写出用CO2与H2反应制备甲醇的热化学方程式 ， 800℃时该反应的化学平衡常数K的数值为
（3）利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O（g）转化为CH4和O2 ， 紫外线照射时，在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下，CH4产量随光照时间的变化如图1所示，在0﹣15h内，对反应催化效果最好的催化剂是（填序号）
（4）一定温度下，在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应②，已知c（CO）随反应时间t的变化曲线a如图2所示，在t1时刻改变一个条件，曲线a变为b，则改变的条件是 ， 若在t1时刻，将容器体积3L快速压缩至2L，在图上画出变化曲线
（5）钡及其化合物在工业上有着广泛的应用，在地壳中常以硫酸盐的形式存在，BaSO4是难溶性盐．工业上提取钡时首先用Na2CO3溶液将BaSO4转化成难溶弱酸盐（BaCO3）．请写出将BaSO4转化成BaCO3的离子方程式该反应的平衡常数为（填具体数字），已知Ksp（BaSO4）=1.1×10﹣10mol2L﹣2 ， Ksp（BaCO3）=2.5×10﹣9mol2L﹣2

Answer 1

【答案】
（1）c（Na+）＞c（HCO3﹣）＞c（CO32﹣）＞c（OH﹣）＞c（H+）
（2）CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（l）△H=﹣49.6kJ/mol；2.5
（3）Ⅱ
（4）加入催化剂；
（5）BaSO4（s）+CO32﹣（aq）=BaCO3（s）+SO42﹣（aq）；0.044
【解析】解：（1）CO2物质的量为 =0.2mol，NaOH物质的量为0.1L×3mol/L=0.3mol，由于1＜n（NaOH）：n（CO2）=3：2＜2，发生反应：2CO2+3NaOH=Na2CO3+NaHCO3+H2O，Na2CO3、NaHCO3的物质的量相等，碳酸根离子和碳酸氢根离子水解而使溶液呈碱性，即c（OH﹣）＞c（H+），碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子，所以c（HCO3﹣）＞c（CO32﹣），由于水解程度较小，所以c（CO32﹣）＞c（OH﹣），故溶液中各离子浓度大小顺序是c（Na+）＞c（HCO3﹣）＞c（CO32﹣）＞c（OH﹣）＞c（H+）， 所以答案是：c（Na+）＞c（HCO3﹣）＞c（CO32﹣）＞c（OH﹣）＞c（H+）；（2）反应①：2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）△H=﹣90.8kJmol﹣1,反应②：H2（g）+CO2（g）H2O（g）+CO（g）△H=+41.2kJmol﹣1,根据盖斯定律，①+②可得：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（l）△H=﹣49.6kJ/mol，该反应的化学平衡常数K= = × =2.5×1=2.5，所以答案是：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（l）△H=﹣49.6kJ/mol；2.5；（3）由图可知，在0﹣15h内，催化剂Ⅱ在相同时间内CH4产量高，对反应催化效果最好的催化剂是Ⅱ，
所以答案是：Ⅱ；（4）在t1时刻改变一个条件，曲线a变为b，缩短到达平衡的时间，反应速率加快，平衡时CO的浓度不变，改变不影响平衡移动，不可能是升高温度，反应②是反应前后气体的物质的量不变的反应，增大压强平衡不移动，但CO的浓度会增大，可能改变的条件是加入催化剂；若在t1时刻，将容器体积3L快速压缩至2L，压强增大，反应速率加快，缩短到达平衡的时间，不影响平衡移动，平衡时CO的浓度变为 =0.45mol/L，在t1时刻瞬间CO的浓度为0.3mol/L，画出变化曲线为： ，
所以答案是：加入催化剂； ；（5）将BaSO4转化成BaCO3的离子方程式：BaSO4（s）+CO32﹣（aq）=BaCO3（s）+SO42﹣（aq），该反应的平衡常数K= = = =0.044，所以答案是：BaSO4（s）+CO32﹣（aq）=BaCO3（s）+SO42﹣（aq）；0.044．
【考点精析】认真审题，首先需要了解化学平衡状态本质及特征(化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）)，还要掌握化学平衡的计算(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%)的相关知识才是答题的关键．