Question

【題目】深入研究碳元素的化合物有重要意義，回答下列問題：

(1)在恒溫、恒容密閉容器中加入H2C2O4，發(fā)生反應(yīng)：H2C2O4(s)CO2(g)+CO(g)+H2O(g)，下列敘述能說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。

A．壓強(qiáng)不再變化

B．CO2(g)的體積分?jǐn)?shù)保持不變

C．混合氣體的密度不再變化

D．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

(2)工業(yè)上可以通過反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)制備甲醇。在一容積可變?nèi)萜髦谐淙?/span>2molCO和4molH2,CO的平衡轉(zhuǎn) 化率隨溫度(T)、壓強(qiáng)(P)的變化關(guān)系如圖所示。該反應(yīng)的H_______0(填“>”、“<”或“＝”)，比較A點(diǎn)時(shí)用CO表示的正反應(yīng)速率與B點(diǎn)時(shí)用CH3OH表示的逆反應(yīng)速率的大小v正(CO)____v逆(CH3OH)(填“>”、“<”或“＝”)。若在壓強(qiáng)P1下達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)A時(shí)，容器的體積為10L。如果反應(yīng)開始時(shí)仍充入2molCO和4molH2,則在壓強(qiáng)P2下達(dá)到平衡狀態(tài)B時(shí)容器的體積V(B)=________L。

(3)從平衡移動(dòng)的角度分析AlCl3溶液可以溶解CaCO3固體的原因是_________________

(4)常溫下，測(cè)得某CaCO3的飽和溶液pH=10.0，忽略CO32－的第二步水解，計(jì)算Ksp(CaCO3)=__________(保留三位有效數(shù)字)(已知：Ka1(H2CO3)=4.4×10-7Ka2(H2CO3)=4.7×10-11)

(5)有一種可充電電池Na-Al/FeS，電池工作時(shí)Na+的物質(zhì)的量保持不變，并且用含Na+的導(dǎo)電固體作為電解質(zhì)，已知該電池的正極反應(yīng)式為2Na++FeS+2e-=Na2S+Fe, 則放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為____________________。該電池充電時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，陽(yáng)極質(zhì)量的變化量為______g。

Answer 1

【答案】AC < < 2 CaCO3(s) Ca2+ (aq)+ CO32－(aq)，Al3+ 水解顯酸性，溶液中H+與CO32－結(jié)合，促進(jìn)CaCO3的溶解平衡向右移，使CaCO3溶解 6.91×10-9 2Na-2e-=2Na+ 46

【解析】

（1）恒容密閉容器中，保持溫度不變，

A、反應(yīng)H2C2O4 （s）H2O（g）+CO（g）+CO2（g）是一個(gè)氣體體積增大的反應(yīng)，恒容時(shí)，容器的壓強(qiáng)不再變化，說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故A正確；

B、在反應(yīng)H2C2O4 （s）H2O（g）+CO（g）+CO2（g）中，CO2(g)的體積分?jǐn)?shù)始終保持不變，不能說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；

C、密度=，氣體的總質(zhì)量會(huì)變，體積不變，混合氣體的密度不再變化能說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故C正確；

D、生成物氣體是按照固定比例生成的，氣體平均摩爾質(zhì)量不發(fā)生變化，所以當(dāng)氣體平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化，不能說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤。

（2）根據(jù)圖象可知，溫度升高CO的平衡轉(zhuǎn)化率下降，所以為放熱反應(yīng)，H<0；

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）正反應(yīng)是氣體體積減小的方向，當(dāng)其他條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，由圖可知A點(diǎn)CO的平衡轉(zhuǎn)化率比B點(diǎn)CO的平衡轉(zhuǎn)化率小，說明P1< P2，當(dāng)其他條件不變時(shí)，壓強(qiáng)越高，反應(yīng)速率越快，則v正(CO) <v逆(CH3OH)；

利用A點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為50%，

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始（mol）：2 4 0

轉(zhuǎn)化（mol）：1 2 1

平衡（mol）：1 2 1

K==25

A、B兩容器溫度相同，即化學(xué)平衡常數(shù)相等，且B點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.8，

則 CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始（mol）：2 4 0

轉(zhuǎn)化（mol）：1.6 3.2 1.6

平衡（mol）：0.4 0.8 1.6

設(shè)體積為VL，則有K=得V=2L

（3）CaCO3(s) Ca2+ (aq)+ CO32－(aq)，Al3+ 水解顯酸性，溶液中H+與CO32－結(jié)合，促進(jìn)CaCO3的溶解平衡向右移，使CaCO3溶解；

（4）由Ka2（H2CO3）=4.7×10-11可知CO32-+H2OHCO3-+OH-的水解Kh=

常溫下，測(cè)得CaCO3與水形成的濁液pH為10，c（HCO3-）=c（OH-）=1×10-4，

可知c（CO32-）==

又c（Ca2+）=c/span>（CO32-）+c（HCO3-）=

Ksp（CaCO3）=c（Ca2+）×c（CO32-）=×=6.91×10-9

（5）Na性質(zhì)活潑，易失去電子而被氧化，應(yīng)為原電池的負(fù)極，電極方程式為2Na-2e-=2Na+；充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為

Na2S+Fe-2e-=2Na++FeS △m

2mol 46g

該電池充電時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，陽(yáng)極質(zhì)量的變化量為46g。