Question

【題目】根據高中所學的化學反應原理解答下面的問題：
（1）下面為CO2加氫制取低碳醇的熱力學數據：
反應Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0 kJmol﹣1
反應Ⅱ：2CO2（g）+6H2（g）CH3CH2OH（g）+3H2O（g）△H=﹣173.6kJmol﹣1
寫出由CH3OH（g）合成CH3CH2OH（g）的熱化學反應方程式：
（2）工業合成甲醇的反應：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0．
①該反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）如下表：

溫度/℃	250	350
K	2.041	x

符合表中的平衡常數x的數值是（填字母序號）．
A.0 B.0.012
C.32.081 D.100
②若裝置乙為容積固定的密閉容器，不同時間段各物質的濃度如下表：

	c（CO）	c（H2）	c（CH3OH）
0min	0.8molL﹣1	1.6molL﹣1	0
2min	0.6molL﹣1	y	0.2molL﹣1
4min	0.3molL﹣1	0.6molL﹣1	0.5molL﹣1
6min	0.3molL﹣1	0.6molL﹣1	0.5molL﹣1

反應從2min到4min之間，H2的平均反應速率為 ． 反應達到平衡時CO的轉化率為 ． 反應在第2min時改變了反應條件，改變的條件可能是（填字母序號）．
A．使用催化劑 B．降低溫度 C．增加H2的濃度 D．升高溫度
（3）全釩液流儲能電池（VRB）廣泛應用于風能、太陽能發電系統的儲能系統，電池反應為VO2++V2++2H+ VO2++V3++H2O，試推寫出放電時正極的電極反應式 ．
（4）如圖2為某溫度下，Fe（OH）3（s）、Mg（OH）2（s）分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后，改變溶液的pH，金屬陽離子濃度變化情況．據圖分析：該溫度下，溶度積常數的關系為：Ksp[Fe（OH）3] Ksp[Mg（OH）2]（填：＞、=、＜）；如果在新生成的Mg（OH）2濁液中滴入足量的Fe3+ ， 振蕩后，白色沉淀會全部轉化為紅褐色沉淀，原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）2CH3OH（g）?CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H=﹣75.6 kJ?mol﹣1
（2）B；0.3 mol?L﹣1?min﹣1；62.5%；AD
（3）VO2++2H++e﹣=VO2++H2O
（4）＜；濁液中存在溶解平衡：Mg（OH）2 Mg2++2OH﹣ ， 當加入Fe3+后與OH﹣生成更難溶解的Fe（OH）3 ， 使平衡繼續向右移動，最后Mg（OH）2全部溶解轉化為紅棕色的Fe（OH）3
【解析】解：（1）反應Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJmol﹣1
反應Ⅱ：2CO2（g）+6H2（g）CH3CH2OH（g）+3H2O（g）△H=﹣173.6kJmol﹣1
根據蓋斯定律，Ⅱ﹣Ⅰ×2可得：2CH3OH（g）CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H=﹣75.6kJmol﹣1 ，
所以答案是：2CH3OH（g）CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H=﹣75.6kJmol﹣1；（2）①△H＜0，所以正反應為放熱反應，故平衡常數隨著溫度的升高而降低，x＜2.041，而且因為是可逆反應，平衡常數不可能為0，
故選：B；
②根據表格中CO的濃度變化量可知△c（H2）=2×（0.6﹣0.3）mol/L=0.6mol/L，則v（H2）= =0.3 molL﹣1min﹣1；
4 min時，反應達到平衡，故CO的轉化率= ×100%=62.5%；
4min內CO與氫氣濃度變化量為0.5mol/L：1mol/L=1：2，等于化學計量數之比，不能是增大氫氣濃度，而0～2 min的反應速率比2～4 min的反應速率小，故2 min時可能使用了催化劑或者升高溫度；
所以答案是：0.3 molL﹣1min﹣1；62.5%；AD；（3）電池反應為VO2++V2++2H+ VO2++V3++H2O，放電時為原電池，正極發生還原反應，VO2+獲得電子酸性條件下生成VO2+與H2O，電極反應式為VO2++2H++e﹣=VO2++H2O：，
所以答案是：VO2++2H++e﹣=VO2++H2O；（4）由圖可知，鐵離子、鎂離子濃度相同時，再沉淀溶解平衡溶液中氫氧化鐵平衡體系中pH更小，即氫氧根離子濃度更小，故Ksp[Fe（OH）3]＜Ksp[Mg（OH）2]，濁液中存在溶解平衡：Mg（OH）2 Mg2++2OH﹣ ， 當加入Fe3+后與OH﹣生成更難溶解的Fe（OH）3 ， 使平衡繼續向右移動，最后Mg（OH）2全部溶解轉化為紅棕色的Fe（OH）3 ，
所以答案是：＜；濁液中存在溶解平衡：Mg（OH）2 Mg2++2OH﹣ ， 當加入Fe3+后與OH﹣生成更難溶解的Fe（OH）3 ， 使平衡繼續向右移動，最后Mg（OH）2全部溶解轉化為紅棕色的Fe（OH）3 ．
【考點精析】本題主要考查了化學平衡的計算的相關知識點，需要掌握反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%才能正確解答此題．