[题目]CO2是一种廉价的碳资源.其综合利用具有重要意义.回答下列问题:I.CO2可以被NaOH溶液捕获.若所得溶液c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1.溶液pH= .(室温下.H2CO3的K1=4×10-7,K2=5×10-11)II.CO2与CH4经催化重整.制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)(1)已知上述反应中相关的化学键键能数� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

【题目】CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：

I.CO2可以被NaOH溶液捕获，若所得溶液c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1，溶液pH=_____。（室温下，H2CO3的K1=4×10-7；K2=5×10-11）

II.CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

(1)已知上述反应中相关的化学键键能数据：

化学键	C-H	C=O	H-H
键能/kJ/mol	413	745	436	1075

则该反应的ΔH=___________。分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压，容积可变)中，加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是___________（填“A”或“B”）。

(2)按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图1所示。此反应优选温度为900℃的原因是____________。

(3)在T1温度时，将CH4和CO2各1.0 mol充入2 L密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CH4转化率为40%，则

①容器内的压强与起始压强之比为___________；

②此温度下，若该容器中含有CH4、CO2、H2、CO各1.0 mol，则此时反应所处的状态为___________（填“向正反应方向进行中”“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”）

③欲使甲烷的平衡转化率提高，应采取的措施是___________(填标号)。

A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.减小压强

【答案】10 +120 kJ/mol B 900℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低 1.4 向正反应方向进行中 A

【解析】

(I)对于Na2CO3溶液，根据其水解常数Kh与电离平衡常数的关系计算；

(II)(1)反应热等于反应物总化学键键能和与生成物总键能和的差；该反应的正反应是气体体积增大的反应吸热反应，利用压强对平衡移动的影响分析平衡移动，判断反应过程的能量变化；

(2)CH4和CO2在恒压下发生反应。根据温度与物质平衡转化率和合成成本分析判断；
(3)①根据物质反应转化关系计算平衡时气体的总物质的量，利用容器容积不变时，气体物质的量的比等于压强比计算；

②先计算T1温度下的平衡常数K，然后计算该时刻的Qc，并与K比较，判断反应进行的方向；

③根据平衡移动原理分析判断。

(1)对于Na2CO3溶液，根据其水解常数Kh===2×10-4 mol/L，由于c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1，所以由=可得2c(OH-)=2×10-4 mol/L，则c(OH-)=1×10-4 mol/L，c(H+)= mol/L=10-10 mol/L，所以pH=10；

(II)(1)该反应的反应热△H=(4×413+2×745)kJ/mol-(2×1075+2×436) kJ/mol=+120 kJ/mol；

可见该反应的正反应为气体体积增大的吸热反应，A是恒温恒容体积下进行的反应，B是恒温恒压，容器可变，在容器B中，随着反应的进行，容器的容积扩大，相当于容器A来说，相当于减小压强，化学平衡正向移动，所以容器B吸收的热量比容器A多；

(2)反应在恒压下进行，根据图示可知：优选温度为900℃是由于900℃时合成气中产品的产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低，所以合适温度为900℃；

(3)①在T1温度时，将CH4和CO2各1.0 mol充入2 L密闭恒容容器中，发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，由于平衡时CH4转化率为40%，则平衡时产生CO、H2的物质的量都是2×0.4 mol=0.8 mol，平衡时n(CH4)=n(CO2)=(1.0-0.4) mol=0.6 mol，平衡时气体的总物质的量为0.6 mol+0.6 mol+0.8 mol+0.8 mol=2.8 mol，反应开始时气体的物质的量为1.0 mol+1.0 mol=2.0 mol，所以根据压强之比等于物质的量之比，则容器内的压强与起始压强之比为2.8 mol：2.0 mol=1.4；

②根据①计算可知：化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时，各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比，在此温度下的化学平衡常数K===0.284，在此温度下的Qc==0.25<K，故反应向正反应方向进行；

③CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的正反应是气体体积增大的吸热反应。

A.升高温度，化学平衡向吸热的正反应方向移动，CH4的转化率提高，A符合题意；

B.降低温度，化学平衡向放热的逆反应方向移动，CH4的转化率降低，B不符合题意；

C.增大压强，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，CH4的转化率降低，C不符合题意；

D.减小压强，化学平衡向气体体积增大的正反应方向移动，CH4的转化率提高，但减小压强导致化学反应速率减小，使生产效率降低，D不符合题意；

故合理选项是A。

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(2)一定温度下，密闭容器中发生反应I和反应II，达到平衡后增大压强，CH2ClCHClCH3的产率____________（填“增大”“减小”或“不变”），理由是_____________________________。

(3)起始时向某恒容绝热容器中充入1mol CH2=CHCH3和1mol Cl2发生反应II，达到平衡时，容器内气体压强_________________（填“增大”“减小”或“不变”）。

(4)一定温度下，向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH2=CHCH3(g)和Cl2(g)。在催化剂作用下发生反应I，容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。

时间/min	0	60	120	180	240	300	360
压强/kPa	80	74.2	69.4	65.2	61.6	57.6	57.6

①用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率，即，则前120min内平均反应速率v(CH2ClCHClCH3)=__________kPa·min1。(保留小数点后2位)。

②该温度下，若平衡时HCl的体积分数为，则丙烯的平衡总转化率____________；反应I的平衡常数Kp=____________________kPa1(Kp为以分压表示的平衡常数，保留小数点后2位)。

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B	向碳酸镁浊液中加入足量稀盐酸： CO32-+2H+CO2↑+H2O	错误，碳酸镁不应写成离子形式
C	向沸水中滴加饱和的氯化铁溶液至液体变为红褐色：Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+	正确
D	向NaOH溶液中通入少量CO2反应：OH+CO2HCO3-	正确