Question

【題目】新技術的開發應用，不僅有利于改善環境質量，而且能充分開發“廢物”的潛在價值。回答下列問題：

(1)用煙道氣與氫氣來合成甲醇涉及到如下幾個反應：

①

②

③

④ _____________。

(2)在容積均為的兩個恒容密閉容器中發生反應，有關數據如下：

容器	溫度	起始量		達到平衡
					CO轉化率	所需時間
1	800	2	1			3
2	800	1	2	n	x

①時該反應的平衡常數___________。

②容器2中，___________，___________。

③若起始時，在恒容密閉容器中加入CO、、、各，則此時___________填“”“”或“”。

(3)反應 可用于捕捉空氣中的，為研究溫度對捕獲效率的影響，在某溫度下，將一定量的溶液置于密閉容器中，并充入一定量的氣體，在t時刻，測得容器中氣體的濃度。然后分別在溫度為、、、下，保持其他初始實驗條件不變，重復上述實驗，經過相同時間測定氣體的濃度，得到的曲線圖如下：

①____________填“”“”或“”。區間，變化的原因是_____________。

②已知常溫下的電離常數，碳酸的電離常數、，則恰好完全反應時所得的溶液中__________填“”“”或“”。

③在圖中所示五種溫度下，該反應的平衡常數最大的溫度是____________。

Answer 1

【答案】 或 區間，化學反應未達到平衡，且溫度越高，反應速率越快，相同時間內溶液捕獲的就越多，則剩余的氣體濃度就越小

【解析】

（1）①CO(g)+2H2(g)＝CH3OH(g) ΔH＝-91 kJ·mol-1

②2CO2(g)＝2CO(g)+O2(g) ΔH＝+566 kJ·mol-1

③2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) ΔH＝-483.6 kJ·mol-1

根據蓋斯定律④CO2(g)+3H2(g)＝CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=①++=-91 kJ·mol-1+566 kJ·mol-1+(-483.6 kJ·mol-1)=-49.8kJ·mol-1；

（2）由容器 1數據可知

，x=，

①800℃時該反應的平衡常數；

②因為溫度不變，則 K不變，

K=1=，解得n=，x=（或66.7%）；

③若800℃起始時，在2 L恒容密閉容器中加入CO、H2O、CO2、H2各1 mol，根據Qc=1=K，則此時v正=v逆；

（3）在圖中CO2的濃度存在一最低點，則在T1~T2區間，反應未達到化學平衡，溫度升高，反應速率加快，CO2被捕捉的量增加，剩余CO2的濃度減小；T4~T5區間，反應已達到化學平衡，升高溫度剩余CO2的濃度增大，即升高溫度，平衡向左移動，因此正反應為放熱反應，即ΔH<0；T1～T2區間，c(CO2)變化的原因是化學反應未達到平衡，且溫度越高，反應速率越快，相同時間內(NH4)2CO3溶液捕獲的CO2就越多，則剩余的CO2氣體濃度就越小；

②由電離常數可知，的水解能力弱于的水解能力，而的水解能力強于其電離能力，故溶液呈堿性即c(H+)<c(OH-)；

③根據①可知該反應是放熱反應，溫度越高平衡常數越小，則在圖中所示五種溫度下，該反應的平衡常數最大的溫度是T1。