Question

【題目】I.甲醛在木材加工、醫藥等方面有重要用途。甲醇直接脫氫是工業上合成甲醛的新方法，制備過程涉及的主要反應如下：

反應I：CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g) △H1=+85.2kJ/mol

反應II：CH3OH(g)+O2(g)HCHO(g)+H2O(g) △H2

反應III：2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H3=-483.6kJ/mol

(1)計算反應Ⅱ的反應熱△H2=_____________________________。

(2)750K下，在恒容密閉容器中，發生反應CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g），若起始壓強為P0，達到平衡轉化率為α，則平衡時的總壓強P平=___________(用含P0和α的式子表示)；當P0=101kPa，測得α=50.0%，計算反應平衡常數Kp=___________kPa(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數，忽略其它反應)。

II.CO2既是溫室氣體，也是重要的化工原料，以CO2為原料可合成多種有機物。

(3)CO2用于生產乙烯，已知：2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H＝QkJ/mol。一定條件下，按不同的投料比X[X＝]向某容積可變的恒壓密閉容器中充入CO2、H2，測得不同投料比時CO2的轉化率與溫度的關系如圖所示。

①X1_____X2（填“＞”或“＜”，后同），Q_____0。

②圖中A、B、C三點對應的平衡常數KA、KB、KC的大小關系為_____。

(4)常溫下，用NaOH溶液作CO2捕捉劑不僅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工產品Na2CO3。

①若某次捕捉后得到pH＝10的溶液，則溶液中c(CO32-)：c(HCO3-)=_____[常溫下K1(H2CO3)=4.4×10﹣7、K2(H2CO3)=5×10﹣11]。

②欲用5L Na2CO3溶液將23.3g BaSO4固體全都轉化為BaCO3，則所用的Na2CO3溶液的物質的量濃度至少為__________。[已知：常溫下Ksp(BaSO4)=1×10﹣7、Ksp(BaCO3)=2.5×10﹣6]。(忽略溶液體積積的變化)

Answer 1

【答案】-156.6kJ/mol P0(1+α) 50.5 > < KA>KB＝KC 1：2 0.52mol/L

【解析】

(1)根據蓋斯定律，反應I+反應III得反應Ⅱ，據此計算△H2；

(2)根據恒容時氣體的壓強比等于氣體的物質的量的比計算平衡時的壓強；根據平衡常數表達式計算其平衡常數；

(3)①當其他條件一定時，充入的H2量越多，CO2轉化率越高，對應的X越大，則X1＞X2；在其它條件不變時，結合圖象可知：溫度升高，CO2的轉化率降低，可推知該反應的正反應是放熱反應，據此進行分析；

②結合圖象可知該反應正反應為放熱反應，則溫度升高，化學平衡常數將減小，而且化學平衡常數只與溫度有關；

(4)①由題意pH=10，可計算c(H+)=1×10-10mol/L，由HCO3-CO32-+H+可得：Ka2==5×10﹣11，所以=1：2；

②設至少需要物質的量濃度為xmol/L的Na2CO3溶液，當BaSO4完全溶解后，23.3g BaSO4的物質的量為n(BaSO4)= 23.3g÷233g/mol=0.1mol，所得5L溶液中c(SO42-)=0.1mol ÷5L=0.02mol/L，此時溶液中c(CO32-)=(x-0.02)mol/L，由BaSO4+CO32-=BaCO3+SO42-可知，此反應的化學平衡常數K==0.04=，據此進行計算。

(1)I+×III，整理可得CH3OH(g)+O2(g)HCHO(g)+H2O(g) △H2=△H1+×△H3=-156.6kJ/mol；

(2)根據在恒容時氣體的壓強比等于氣體的物質的量的比計算平衡時的壓強。若起始壓強為P0，達到平衡轉化率為α，

CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)

起始(mol) 1 0 0

變化(mol) a a a

平衡(mol) 1-a a a

壓強之比等于物質的量之比，則p0：P平=1(1+a)，P平=p0(1+a)。當P0=101kPa，測得α=50.0%，該反應平衡常數Kp==50.5 kPa；

(3)①當其他條件一定時，充入的H2量越多，CO2轉化率越高，對應的X越大，則X1>X2；在其它條件不變時，結合圖象可知：溫度升高，CO2的轉化率降低，可推知該反應的正反應是放熱反應，則Q＜0；

②結合圖象可知該反應的正反應為放熱反應。溫度升高，平衡逆向移動，該反應的化學平衡常數減小；而且化學平衡常數只與溫度有關，根據圖象知A點的溫度低于B、C兩點，而且B、C兩點溫度相同，則三點對應的平衡常數的大小關系為：KA>KB=KC；

(4)①)①由題意pH=10，可計算c(H+)=1×10-10mol/L，由HCO3-CO32-+H+可得：Ka2==5×10﹣11，所以=1：2；

②設至少需要物質的量濃度為xmol/L的Na2CO3溶液，當BaSO4完全溶解后，23.3g BaSO4的物質的量為n(BaSO4)= 23.3g÷233g/mol=0.1mol，所得5L溶液中c(SO42-)=0.1mol ÷5L=0.02mol/L，此時溶液中c(CO32-)=(x-0.02)mol/L，由BaSO4+CO32-=BaCO3+SO42-可知，此反應的化學平衡常數K==0.04=；

②設至少需要物質的量濃度為xmol/L的Na2CO3溶液，當BaSO4完全溶解后，所得5L溶液中c（SO42-）=0.02mol/L，此時溶液中c(CO32-)=(x-0.02)mol/L，由BaSO4+CO32-=BaCO3+SO42-可知，此反應的化學平衡常數K==0.04=，解得x=0.52mol/L。