Question

【題目】碳的化合物與人類生產、生活密切相關。

（1）標準狀況下，將11.2LCO2通入100mL 1mol/L的NaOH溶液中，所得溶液中離子濃度由大到小的順序為___________；用溶液中微粒的濃度符號完成下列等式:

①c(OH-)=2c(H2CO3)+______。

②c(H+)+c(Na+)=_________。

（2）下圖是1mol NO2和1molCO反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：___________

（3）在一恒溫、恒容密閉容器中發生反應：Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)，H<0。利用該反應可以將粗鎳轉化為純度達99.9％的高純鎳。下列說法正確的是________ (填字母編號)。

A．增加Ni的量可提高CO的轉化率，Ni的轉化率降低

B．縮小容器容積，平衡右移，H減小

C．反應達到平衡后，充入CO再次達到平衡時，CO的體積分數降低

D．當4v正[Ni(CO)4]=v正(CO)時或容器中混合氣體密度不變時，都可說明反應已達化學平衡狀態

（4）二甲醚催化重整制氫的反應過程，主要包括以下幾個反應（以下數據為25℃、1.01×105Pa測定）：

①CH3OCH3(g)+H2O(l)2CH3OH(l) △H＝＋24.52kJ/mol

②CH3OH(l)+H2O(l)CO2(g)+3H2(g) △H＝＋49.01kJ/mol

③CO(g)+H2O(l)CO2(g)+H2(g) △H＝－41.17kJ/mol

④CH3OH(l)CO(g)+2H2(g) △H＝＋90.1kJ/mol

工業生產中測得不同溫度下各組分體積分數及二甲醚轉化率的關系如下圖所示，

①你認為反應控制的最佳溫度應為___________。

A．300～350℃ B．350～400℃ C．400～450℃ D．450～500℃

②在溫度達到400℃以后，二甲醚與CO2以幾乎相同的變化趨勢明顯降低，而CO、H2體積分數也以幾乎相同的變化趨勢升高，分析可能的原因是___________（用相應的化學方程式表示）。

Answer 1

【答案】（1） c(Na+)>c(CO2-3)>c(OH-)>c(HCO-3)>c(H+) ①c(H+)+c(HCO-3)

②2c(CO2-3)+c(HCO-3)+c(OH-)

（2） NO2（g）+CO（g）=CO2（g）+NO（g）△H=-234kJ/mol-1

（3） C

（4）①C ②可能發生另一種重整制氫反應：CH3OCH3 +CO2 3H2+3CO

【解析】（1）標準狀況下，1.12L CO2的物質的量為：=0.05mol，氫氧化鈉的物質的量為：1molL-1×0.1L=0.1mol，二者恰好完全反應生成碳酸鈉，由CO32-+H2OHCO3-+OH-可知：c（Na+）最大，水解很微弱，因此c（CO32-）＞c（OH-）＞c（HCO-3），溶液顯堿性c（H+）最小，因此碳酸鈉溶液中離子濃度大小順序為：c（Na+）＞c（CO2-3）＞c（OH-）＞c（HCO-3）＞c（H+）；

①碳酸鈉溶液中，水電離出的氫離子部分與CO32-結合生成H2CO3和HCO3-，溶液中質子守恒：c（OH-）=2c（H2CO3）+c（HCO3-）+c（H+）；

②碳酸鈉溶液中，電荷守恒：c（H+）+c（Na+）=2c（CO32-）+c（HCO3-）+c（OH-）；

（2）該反應的焓變△H=E1-E2=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以熱化學方程式為：NO2（g）+CO（g）=CO2（g）+NO（g）△H=-234kJmol-1；

（3）A．Ni是固體，濃度為常數，改變用量對平衡無影響，反應物的轉化率不變，故A錯誤；B．一定溫度下給定的化學方程式的△H不會隨著平衡移動而改變，只與方程式的書寫方式有關，故B錯誤；C．因外界條件為恒溫恒容、Ni是固體且正反應為氣體體積縮小的反應，所以反應達到平衡后充入CO，相當于在恒溫恒壓條件下達平衡后又加壓，平衡右移，CO的轉化率提高，平衡后其體積分數降低，故C正確；D．速率關系未說明正、逆，不能判斷是否已達平衡；因該反應氣體質量增加而容積不變，所以混合氣體密度是一個變量，當不變時說明反應達平衡，故D錯誤；故答案為C；

（4）①由圖可知在400-450℃時，二甲醚的濃度最小，轉化率最大，故答案為C；

②溫度超過400℃，二甲醚與二氧化碳相同的比例降低，CO與氫氣相同的比例升高，說明二甲醚與二氧化碳以1：1反應，生成CO與氫氣的比例相同，則反應的方程式為：CH3OCH3+CO23H2+3CO。