Question

(17分)合成氨工業上常用下列方法制備H₂：
方法：
方法：

試計算25℃時由方法②制備l000g H₂所放出的能量為_________ kJ。
（2）在一定的條件下，將C(s)和H₂O(g)分別加入甲、乙兩個密閉容器，發生反應：
其相關數據如下表所示：

①T₁_________T₂（填“>”、“=”或“<”）；
T₁℃時，該反應的平衡常數K="_________" 。
②乙容器中，當反應進行到1.5min時，H₂O(g)的物質的量濃度范圍是_________。
③一定條件下，在密閉恒容的容器中，能表示上述反應達到化學平衡狀態的是_________。
A．
B．混合氣體的密度保持不變

D．混合氣體的平均相對分子質量保持不變
④某同學為了研究反應條件對化學平衡的影響，測得逆反應速率與時間的關系如圖所示：

可見在t₁、t₃、t₅、t₇時反應都達了到平衡狀態，如果t₂、t₄、t₆、t₈時都只改變了一個反應條件，則從t₁到t₈哪個時間段H₂O (g)的平衡轉化率最低_________，t₄時刻改變的條件是__________。
⑤在25 ℃時，c mol/L，的醋酸與0.02mol/L NaOH溶液等體積混合后溶液剛好呈中性，
用含c的代數式表示CH₃COOH的電離常數Ka=_________。

Answer 1

（17分）（1）20500kJ （2分）
（2）①  > （2分）  12.8（2分） 
② <1.4mol/L （2分） 
③BD（選全得2分，漏選得1分，有錯選0分）
④t₇-t₈（或“t₇到t₈”）（2分） 降低溫度（2分）
⑤ 2×10^-9/(c-0.02) （3分）

試題分析：（1）根據蓋斯定律得由方法②制取氫氣的熱化學方程式可由已知中的反應得到，每生成1mol氫氣放出的熱量=①-②-③=（394-111-242）kJ=41kJ，1000g氫氣的物質的量是500mol，所以制備l000g H₂所放出的能量為500×41=20500kJ；
（2）①由表中數據可計算各物質的平衡濃度，所以T₁的化學平衡常數K₁=1.6²×0.8/0.4²=12.8，同理可計算T₂的平衡常數K₂=1.35，因為該反應是吸熱反應，K₁> K₂，所以T₁>T₂
②反應進行到一半時，若按反應速率一直不變計算，1.5min時水蒸氣的濃度是2mol/L-0.6mol/L=1.4mol/L,但是反應速率隨反應的進行逐漸減小，前一半的反應速率大于后一半的反應速率，所以消耗水蒸氣的濃度較大，則剩余水蒸氣的濃度應小于1.4mol/L；
③A、平衡時氫氣的正反應速率是二氧化碳逆反應速率的2倍，錯誤；B、該反應有固體參與，所以氣體的質量一直在變，當達到平衡時氣體的質量不再變化，容器的體積一直不變，所以當氣體的密度不變時證明已達平衡狀態，正確；C、氣體的濃度之比符合化學計量數之比時 不能判斷平衡是否到達，錯誤；D、混合氣體的質量與氣體的物質的量在未達平衡時一直在變，即氣體的平均相對分子質量在變，平衡時混合氣體的質量、物質的量均固定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化，正確，答案選BD；
④H₂O (g)的平衡轉化率最低，證明平衡一直逆向移動，t₂～t₄逆反應速率陡然增大后減小至不變，說明改變的一個條件是增大壓強，平衡逆向移動；t₄～t₆逆反應速率陡然減小至不變，說明改變的條件是降低溫度，平衡逆向移動；t₆～t₇逆反應速率先不變再逐漸增大至不變，說明改變的條件是又充入了水蒸氣，雖然平衡正向移動，但水蒸氣的轉化率降低了，所以水蒸氣的轉化率最低的是t₇-t₈；t₄時刻改變的條件是降低溫度；
⑤混合溶液呈中性證明c（OH^－）= c(H^＋)=1×10^-7mol/L，根據電荷守恒得c(Na⁺)=c(CH₃COO^-)=0.01mol/L，因為醋酸鈉溶液呈堿性，現在溶液呈中性，說明醋酸過量，所以剩余醋酸的物質的量濃度是(c-0.02)/2mol/L，則產生的電離平衡常數K= c(H^＋) c(CH₃COO^-)/ c(CH₃COOH)= 2×10^-9/(c-0.02)。