Question

【题目】（1）已知：① CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1

② C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH＝－73 kJ·mol－1

③ 2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH＝－171 kJ·mol－1

则CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH＝_________________。

（2）其他条件相同时，CO和H2按物质的量比1：3进行反应：

CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)

H2的平衡转化率在不同压强下，随温度的变化如图所示。

①实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和平衡知识，同时考虑生产实际，说明选择该反应条件的理由______________________________。

②M点的平衡常数Kp=_____________________。（只列算式。Kp的表达式是将平衡分压代替平衡浓度。某物质的平衡分压=总压×该物质的物质的量分数）

（3）下图表示在一定条件下的1 L的密闭容器中， X、Y、C三种气体因发生反应，三种气体的物质的量随时间的变化情况。下表是3 mol X和1mol Y在一定温度和一定压强下反应，达到平衡时C的体积分数(C%)。

①X、Y、C三种气体发生反应的化学方程式为_________________________。

②表中a的取值范围是________________________________。

③根据上图和上表分析，25 min～40 min内图中曲线发生变化的原因可能是________。

（4）CO2可转化为碳酸盐，其中Na2CO3是一种用途广泛的碳酸盐.己知：25℃时，几种酸的电离平衡常数如下表所示。

H2CO3	H2SO3	HNO2	HClO
K1=4.4×10－7 K2=4.7×10－11	K1=1.2×10－2 K2=6.6×10－8	K=7.2×10－4	K=2.9×10－8

25℃时，向一定浓度的Na2CO3溶液中分别滴入等物质的量浓度的下列溶液至过量：

①NaHSO3、②HNO2、③HC1O，溶液中的n (HCO3－)与所加入溶液体积(V)的关系如上图所示。其中符合曲线Ⅱ的溶液为__________。

Answer 1

【答案】 －162 kJ·mol－1 与N点条件相比，选用M点条件时，虽然H2转化率低些，但温度较高，反应速率较快，压强为常压对设备要求不高，综合成本低 Kp = pa-2 Y+3X2C 25.1<a<64.2 缩小容器体积或增大压强 ①③

【解析】(1)①CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)△H=-41kJmol-1
②C(s)+2H2(g)CH4(g)△H=-73kJmol-1
③2CO(g)C(s)+CO2(g)△H=-171kJmol-1
盖斯定律计算②+③-①×2 得到CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(g)△H=-162kJmol-1；
(2)①依据盖斯定律计算：①CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)△H=-41kJmol-1；②C(s)+2H2(g)CH4(g)△H=-73kJmol-1；③2CO(g)C(s)+CO2(g)△H=-171kJmol-1；②+③-①得到CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)，△H=-203KJ/mol；反应是气态体积减小的放热反应，低温高压促进平衡正向进行，图象分析可知，与N点条件相比，选用M点条件时，虽然H2转化率低些，但温度较高，反应速率较快，压强为常压对设备要求不高，综合成本低；
②M点氢气转化率为90%，CO和H2按物质的量比1：3，设为1mol、3mol，结合化学反应三行计算得到平衡物质的量，计算物质的平衡分压=总压×该物质的物质的量分数，得到平衡常数，压强为1.01×105，
CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)
起始量(mol) 1 3 0 0
变化量(mol) 0.9 2.7 0.9 0.9
平衡量(mol) 0.1 0.3 0.9 0.9
总物质的量=2.2mol，

M点的平衡常数Kp=；

(3)①图象分析可知XY为反应物，C为生成物，X物质的量消耗3mol-9×0.25mol=0.75mol，Y消耗物质的量=0.25mol，C生成物质的量为0.5mol，物质的量之比等于化学方程式计量数之比，据此写出化学方程式：Y+3X2C；
②Y+3X2C，反应是气体体积减小的反应，压强一定，温度升高C的体积分数减小，说明正反应为放热反应，10Mpa，温度升高平衡逆向进行C体积分数减小，a＞25.1，图表中温度一定压强增大平衡正向进行，a＜64.2，则a取值25.1＜a＜64.2；
③25min～40min内图中曲线发生变化，XY减少速率增大，C增加速率增大，可能是增大压强速率增大，平衡正向进行，XY物质的量减小，C物质的量增加，改变的条件是缩小容器体积或增大压强；

(4)由电离平衡常数可知，酸性：H2SO3＞HNO2＞H2CO3＞HSO3-＞HClO＞HCO3-，根据强酸制备弱酸，可知H2SO3、HNO2能与碳酸钠反应生成二氧化碳，开始加入的酸较小，反应生成碳酸氢盐，溶液中碳酸氢根增大，全部转化为碳酸氢钠时，再滴加酸又转化为二氧化碳，符合曲线Ⅰ，而HSO3-、HClO与碳酸钠反应只能得到碳酸氢钠，符合曲线Ⅱ，故答案为①③。