Question

【題目】碳及其化合物在工農業上有重要作用。

（1）水煤氣是將水蒸氣通過灼熱的焦炭而生成的氣體，水煤氣的主要成分為_________

（用化學式表示）；

（2）高溫時，用CO還原MgSO4可制備高純度MgO。若在750℃時，測得氣體中含有等物質的量的SO2、SO3，則反應的化學方程式為____________；

（3）二氧化碳的捕集、利用是我國能源領域的一個重要戰略方向。科學家提出由CO2制取碳的太陽能工藝如右圖所示。

①若“重整系統”發生的反應中＝6，則FexOy的化學式為____________；

②“熱分解系統”中每分解1mol FexOy，轉移電子的物質的量為____________。

（4）工業上用CO2和H2反應合成甲醚。

已知：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝130.8 kJ·mol－1

①一定條件下，上述合成甲醚的反應達到平衡狀態后，若改變反應的某一個條件，下列變化能說明平衡一定向正反應方向移動的是____________（填標號）。

a．逆反應速率先增大后減小 b．反應物的體積百分含量減小

c．H2的轉化率增大 d．容器中的n(CO2)/n(H2)值變小

②某壓強下，合成甲醚的反應在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉化率如圖所示。

T1溫度下，將4molCO2和8molH2充入2L的密閉容器中，5min后該反應達到平衡，則0～5min內的平均反應速率v(CH3OCH3)＝______________；

KA、KB、KC三者之間的大小關系為_____________。

（5）常溫下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，在該溶液中，c(NH4+)________（填“>”、“<”或“＝”）c(HCO3-；反應NH4+＋HCO3＋H2ONH3·H2O＋H2CO3的平衡常數K＝__________。

（已知常溫下NH3·H2O的電離平衡常數Kb＝2×10－5，H2CO3的電離平衡常數K1＝4×10－7，K2＝4×10－11）

Answer 1

【答案】 CO、H2 2MgSO4 + CO 2MgO + SO2 +SO3 +CO2 Fe3O4 2mol c 0.12mol·L－1·min－1 KA＝KC＞KB > 1.25×10－3

【解析】（1）水煤氣的主要成分為CO、H2；（2）高溫時，用CO還原MgSO4可制備高純度MgO，同時還有CO2生成。若在750℃時，測得氣體中含有等物質的量的SO2、SO3，則根據原子守恒可知反應的化學方程式為2MgSO4 + CO 2MgO + SO2 +SO3 +CO2；（3）①根據流程知“重整系統”氧化亞鐵和二氧化碳反應生成鐵的氧化物和碳，當氧化亞鐵和二氧化碳的物質的量之比為6時根據原子守恒確定FexOy的化學式為Fe3O4。②四氧化三鐵分解的方程式為Fe3O4=3FeO+1/2O2↑，因此“熱分解系統”中每分解1mol FexOy，生成0.5mol氧氣，轉移電子的物質的量為2mol。（4）①a．增大生成物的濃度，逆反應速率先增大后減小，平衡逆向移動，a錯誤；b．減小反應物的濃度，反應物的體積百分含量減小，平衡逆向移動，b錯誤；c．H2的轉化率增大，平衡一定向正反應方向移動，c正確；d．減小二氧化碳的濃度，平衡逆向移動，容器中的值變小，d錯誤，答案選c。②分析圖像知T1溫度下，將4mol CO2和8mol H2充入2 L的密閉容器中，5 min后反應達到平衡，CO2的轉化率為60%，則參加反應的二氧化碳的物質的量為2.4mol，生成二甲醚的物質的量為1.2mol，則0～5 min內的平均反應速率v (CH3OCH3) =1.2mol÷(2L×5min)=0.12mol/(L·min)；③合成二甲醚的反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向進行，CO2的轉化率降低，因此溫度T2大于T1。平衡常數只與溫度有關系，則KA、KB、KC三者之間的大小關系為KA＝KC＞KB ；（5）分析題給電離常數知一水合氨的電離程度大于碳酸的一級電離程度，則碳酸氫根的水解程度大于銨離子的水解程度，則NH4HCO3溶液中，c(NH4+)＞c(HCO3-)；反應NH4+＋HCO3-＋H2ONH3·H2O＋H2CO3的平衡常數K＝Kw/KbK1＝1.25×10-3。