Question

【題目】(1) 工業(yè)上利用CO2生產(chǎn)甲醇燃料,反應(yīng)方程式為：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.0 kJ·mol-1。將6 mol CO2和8 mol H2充入容積為2 L的密閉容器中(溫度不變),H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如下圖實(shí)線所示(圖中字母后的數(shù)字表示對(duì)應(yīng)坐標(biāo))。

①該反應(yīng)在0-8 min內(nèi)CO2的平均反應(yīng)速率為_______。

②第12 min后,保持溫度不變,向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)和3 mol H2O(g),則v正_____v逆(填“>”、“<”或“=”)。

③僅改變某一條件再進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)得H2物質(zhì)的量變化如上圖虛線所示。與實(shí)線相比,曲線Ⅰ改變的條件可能是______,曲線Ⅱ改變的條件可能是________。

④在一定溫度下,在容積為2L的兩個(gè)相同密閉容器中,按如下方式加入反應(yīng)物,一段時(shí)間后達(dá)到平衡。

容器	甲	乙
反應(yīng)物 投入量	1molCO2、3molH2	xmolCO2、ymolH2、zmolCH3OH(g)、zmolH2O(g)

若甲中平衡后氣體的壓強(qiáng)為開(kāi)始的0.8倍,要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分?jǐn)?shù)相等,且起始時(shí)維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則z的取值范圍為______。

（2）①將等物質(zhì)的量的SO2與NH3溶于水充分反應(yīng)，所得溶液呈_______性，該溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)椋?/span>________________,所得溶液中c（H+）－c（OH－）=___________（填寫(xiě)表達(dá)式）（已知：H2SO3：Ka1=1.7×10﹣2，Ka2=6.0×10﹣8，NH3H2O：Kb=1.8×10﹣5）

②采用下圖裝置將SO2轉(zhuǎn)化為重要化工原料。若A為SO2,B為O2,則A為_____極,該極電極反應(yīng)式為_______________。

Answer 1

【答案】 0.125 mol·L-1·min-1 < 升溫 加壓 0.4<z≤1 酸 c(NH4+)＞c(HSO3－)＞c(H+)＞c(SO32－-)＞c(OH－) c(HSO3－) + 2c(SO32－) －c(NH4+) 或 c(SO32－) + c(NH3·H2O) － c(H2SO3) 負(fù) SO2-2e-+2H2O4H++SO42-

【解析】（1）①該反應(yīng)在0～8 min內(nèi)氫氣減少了8mol-2mol=6mol，則根據(jù)方程式可知消耗CO2是2mol，濃度是1.0mol/L，所以CO2的平均反應(yīng)速率為1.0mol/L÷8min＝0.125 mol·L-1·min-1。②根據(jù)圖像可知平衡時(shí)氫氣是2mol，CO2是6mol－2mol＝4mol，生成甲醇和水蒸氣均是2mol，濃度分別是（mol/L）2、1、1、1，因此該溫度下平衡常數(shù)K＝。第12 min后，保持溫度不變，向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)和3 mol H2O(g)，則濃度熵Q＝＞0.5，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則v正＜v逆。③僅改變某一條件再進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)得H2物質(zhì)的量變化如上圖虛線所示。與實(shí)線相比，曲線Ⅰ到達(dá)平衡的時(shí)間減少，且平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量增加，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，由于正反應(yīng)是放熱的體積減少的可逆反應(yīng)，因此改變的條件可能是升高溫度。曲線Ⅱ到達(dá)平衡的時(shí)間減少，且平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量減少，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，因此改變的條件可能是增大壓強(qiáng)。④根據(jù)題意可知甲、乙達(dá)到的平衡是等效平衡，先計(jì)算甲中平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量，設(shè)甲中二氧化碳的物質(zhì)的量減少xmol，則

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

開(kāi)始（mol） 1 3 0 0

轉(zhuǎn)化（mol） x 3x x x

平衡（mol） 1-x 3-3x x x

根據(jù)題意，1-x+3-x+x+x=0.8×(1+3)mol，解得x=0.4mol，因?yàn)橐沂菑哪娣磻?yīng)開(kāi)始的，所以z>0.4mol，又因?yàn)槎�者是等效平衡，將甲的反�?yīng)物完全轉(zhuǎn)化為生成物時(shí)，甲醇的物質(zhì)的量是1mol，水蒸氣的物質(zhì)的量是1mol，所以z ≤1mol，因此z的取值范圍是0.4＜z ≤1。（2）①將等物質(zhì)的量的SO2與NH3溶于水充分反應(yīng)生成亞硫酸氫銨，亞硫酸的第一步電離常數(shù)大于一水合氨，說(shuō)明銨根的水解程度大于亞硫酸氫根離子，因此所得溶液呈酸性，該溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)?/span>c(NH4+)＞c(HSO3－)＞c(H+)＞c(SO32－-)＞c(OH－)。所得溶液中根據(jù)電荷守恒可知c（H+）－c（OH－）= c(HSO3－) + 2c(SO32－) －c(NH4+)或者依據(jù)質(zhì)子守恒可知c（H+）－c（OH－）= c(SO32－) + c(NH3·H2O) － c(H2SO3)；② SO2失去電子轉(zhuǎn)化為硫酸，則若A為SO2，B為O2，則A為負(fù)極，該極電極反應(yīng)式為SO2-2e-+2H2O＝4H++SO42-。