Question

18．I．已知碳酸锂在水中的溶解度很小且随温度升高而减小，现用Na₂CO₃溶液和Li₂SO₄溶液制Li₂CO₃．
（1）Na₂CO₃溶液中离子浓度由大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）．
（2）写出制备Li₂CO₃的化学方程式Na₂CO₃+Li₂SO₄=Li₂CO₃↓+Na₂SO₄ ．
（3）获得Li₂CO₃的最佳方法是将反应后的物质b．
a．静置、过滤           b．加热后，趁热过滤           c．蒸发浓缩、冷却结晶
Ⅱ．可逆反应①A（g）+2B（g）?2C（g） ②2E（g）?F（g）+G（g） 分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有可滑动、无摩擦的密封隔板．反应开始和达到平衡时有关物理量变化如图所示：

（4）反应①是放热反应（填“放热”或“吸热”）．
（5）达到平衡I时，体系压强与反应开始时体系压强之比为20：23．
（6）平衡I和平衡II中，E的体积分数不相等（填“相等”、“不相等”、“无法确定”）．
（7）达平衡 I时，计算A的转化率$\frac{15}{23}$（用分数表示）．

Answer 1

分析 I．（1）Na₂CO₃为强碱弱酸盐，在溶液中存在：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，溶液呈碱性；
（2）用Na₂CO₃溶液和Li₂SO₄溶液制Li₂CO₃，属于复分解反应，碳酸锂为沉淀，还是生成硫酸钠；
（3）碳酸锂在水中的溶解度很小且随温度升高而减小，应将反应后的物质加热后趁热过滤；
Ⅱ．（4）右室的混合物总物质的量不变，平衡（I）、平衡（Ⅱ）左右两室的温度、压强相同，体积之比等于物质的量之比，由图可知，平衡（I）降低温度达新平衡平衡（Ⅱ），隔板由2.7处移至2.5处，左室的气体的物质的量减小，降低温度平衡向正反应移动；
（5）右室中混合气体总物质的量不变，温度恒定，则达到平衡I时，体系压强与反应开始时体系压强之比等于体积之比；
（6）降低温度，右室的平衡一定移动，气体总的物质的量不变，E的含量一定变化；
（7）右室的混合物总物质的量不变为2mol，左右两室的压强、温度相等，同温同压下，体积之比等于物质的量之比，据此计算平衡（I）中左室混合气体总的物质的量，令参加反应的A的物质的量为amol，利用差量法计算a的值，再利用转化率定义计算A的转化率．

解答 解：I．（1）Na₂CO₃为强碱弱酸盐，在溶液中存在：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，溶液呈碱性，溶液中c（Na⁺）＞c（CO₃^2-），c（OH^-）＞c（H⁺），c（OH^-）＞c（HCO₃^-），碳酸氢根的水解程度远远小于碳酸根水解程度，碱性条件下水电离产生的氢离子浓度很小，溶液中c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故溶液中离子浓度：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
（2）用Na₂CO₃溶液和Li₂SO₄溶液制Li₂CO₃，属于复分解反应，碳酸锂为沉淀，还是生成硫酸钠，该反应方程式为：Na₂CO₃+Li₂SO₄=Li₂CO₃↓+Na₂SO₄ ，
故答案为：Na₂CO₃+Li₂SO₄=Li₂CO₃↓+Na₂SO₄ ；
（3）碳酸锂在水中的溶解度很小且随温度升高而减小，应将反应后的物质加热后趁热过滤，故选：b；
Ⅱ．（4）右室的混合物总物质的量不变，平衡（I）、平衡（Ⅱ）左右两室的温度、压强相同，体积之比等于物质的量之比，由图可知，平衡（I）降低温度达新平衡平衡（Ⅱ），隔板由2.7处移至2.5处，左室的气体的物质的量减小，降低温度平衡向正反应移动，降低温度平衡向放热反应移动，故该反应正反应为放热反应，
故答案为：放热；
（5）右室中混合气体总物质的量不变，温度恒定，则达到平衡I时，体系压强与反应开始时体系压强之比等于体积之比，即压强之比为2：（5-2.7）=20：23，
故答案为：20：23；
（6）降低温度，右室的平衡一定移动，气体总的物质的量不变，E的含量一定变化，平衡（I）和平衡（Ⅱ）中，E的体积分数一定不相等，
故答案为：不相等；
（7）右室的混合物总物质的量不变为2mol，左右两室的压强、温度相等，同温同压下，体积之比等于物质的量之比，平衡（I）中左室混合气体总的物质的量为$\frac{2.7}{2.3}$×2mol=$\frac{54}{23}$mol，令参加反应的A的物质的量为amol，则：
A（g）+2B（g）?2C（g） 物质的量减少△n
1                          1
amol                 3mol-$\frac{54}{23}$mol=$\frac{15}{23}$mol
解得a=$\frac{15}{23}$
所以A的转化率为$\frac{\frac{15}{23}mol}{1mol}$=$\frac{15}{23}$，
故答案为：$\frac{15}{23}$．

点评 本题属于拼合型题目，涉及考查元素化合物性质、常用化学用语书写、化学平衡移动与化学计算等，是对知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与运用知识分析问题、解决问题的能力，Ⅱ中清楚左右两室的温度、压强相同，体积之比等于物质的量之比是解题关键，难度中等．