Question

【题目】降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，已引起了全世界的普遍重视

（1）CO2加氢合成DME（二甲醚）是解决能源危机的研究方向之一。

①2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g) △H= -122.4kJ·mol-1

某温度下，将2.0 mol CO2(g) 和6.0 mol H2(g)充入容积为2 L的密闭容器中，反应到达平衡时，改变压强和温度，平衡体系中 CH3OCH3(g) 的物质分数变化情况如图所示，则P1_______P2（填“>”“<”或“=”，下同）。若T1、P1，T3、P3时平衡常数分别为K1、K3，则K1________K3，T1、P1时H2的平衡转化率为______________。

②在恒容密闭容器里按体积比为1∶3充入二氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列能说明平衡一定向逆反应方向移动的是______（填序号）。

A．反应物的浓度增大 B．混合气体的密度减小

C．正反应速率小于逆反应速率 D．氢气的转化率减小

（2）将一定量的CO2气体通入氢氧化钠的溶液中，向所得溶液中边滴加稀盐酸边振荡至过量、产生的气体与加入盐酸物质的量的关系如图（忽略气体的溶解和HCl的挥发）。请回答：当加入HCl 的物质的量为1 mol时，溶液中所含溶质的化学式__________，a点溶液中各离子浓度由大到小的关系式为____________________________________。

（3）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp = 2.8×10－9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若混合前Na2CO3溶液的浓度为2×10－4 mol·L－1，则生成沉淀加入CaCl2溶液的最小浓度为___________ mol·L－1。

Answer 1

【答案】> <57.1%CNa2CO3、NaClc(Na+) > c(Cl－) > c(HCO3－) > c(OH－) > c(H+) > c(CO32－)5.6×10-5

【解析】

（1）①2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H= -122.4kJ·mol-1，该反应为气体分子数减少的放热反应，所以平衡时，二甲醚的百分含量随温度升高而减少、随压强增大而增大，该反应的平衡常数随温度升高而减小。由图可知，在相同温度、p1和p2两种不同压强下，p1对应的二甲醚的百分含量较高，所以p1＞p2；在相同压强、T1和T3两种不同温度下，T3对应的二甲醚的百分含量较高，所以，T1＞T3，由于化学平衡常数只与温度有关，所以，若T1、P1，T3、P3时平衡常数分别为K1、K3，则K1＜K3。T1、P1时，若H2的平衡转化率为为a，则H2的变化量为6.0a，CO2、CH3OCH3、H2O的变化量分别为2.0a、1.0a、3.0a，因为二甲醚的体积分数为0.1，所以，解之得，H2的平衡转化率为57.1%。②在恒容密闭容器里按体积比为1：3充入二氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状。当改变反应的某一个条件后，A. 反应物的浓度增大，可能是增大了反应物的浓度（再加入少量的反应物）使平衡向正反应方向移动的结果，也可能是增大生成物浓度（或升高温度）使平衡向逆反应方向移动的结果； B. 混合气体的密度减小，有可能是减小反应物浓度使平衡逆向移动，也有可能是减小生成物浓度（如降低温度使部分水液化）使平衡正向移动的结果；C. 正反应速率小于逆反应速率，平衡一定向逆反应方向移动；D. 氢气的转化率减小，可能是增大氢气的浓度（再加入少量氢气）使平衡正向移动的结果，也可能是升高温度使平衡逆向移动的结果。综上所述，能说明平衡一定向逆反应方向移动的是C；（2）由图可知，反应明显分为两个阶段，前后两个阶段所消耗的HCl的物持的量之比为3:2，说明原溶液中的溶质为碳酸钠和氢氧化钠，且两者物质的量之比为2:1，两者物质的量分别是2mol、1mol。通入1mol HCl时，氢氧化钠恰好反应完全，溶液中所含溶质为Na2CO3、NaCl。a点溶液中有3mol NaCl和1molNaHCO3，由于碳酸氢根离子的水解程度大于电离程度，所以，各离子浓度由大到小的关系式为c(Na+)＞c(Cl-)＞c(HC03-)＞c(OH-)＞c(H+)＞c(CO32-)；（3）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难容物质，其Ksp = 2.8×10－9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10－4mol·L-1，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为mol·L-1。