Question

【題目】通過實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)中的某種規(guī)律，再尋求理論上的科學(xué)合理解釋，是化學(xué)工作者的重要研究方法。

I.在體積可變的密閉容器中投入1 mol CO和2molH2，不同條件下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。實(shí)驗(yàn)測得平衡時(shí)CH3OH的物質(zhì)的量隨溫度、壓強(qiáng)的變化如圖所示。

(1)M點(diǎn)H2的轉(zhuǎn)化率為___________；反應(yīng)速率N點(diǎn)v正(CO)___________M點(diǎn)ν逆(CO)(填“>”“＜”或“=”)

(2)若M點(diǎn)對應(yīng)混合氣體的體積為1L，則506K時(shí)，該反應(yīng)平衡常數(shù)K=___________(保留三位小數(shù))。圖表示平衡常數(shù)的對數(shù)(lgK)與溫度的關(guān)系，B、C點(diǎn)中能正確表示該反應(yīng)的lgK與T的關(guān)系的點(diǎn)為___________。

(3)在2L恒容密閉容器中充入 a mol H2、2 mol CO和7.4 mol CH3OH(g)，在506K下進(jìn)行上述反應(yīng)。為了使該反應(yīng)逆向進(jìn)行，a的取值范圍為___________。

Ⅱ.砷及其化合物有著廣泛的用途。砷有兩種常見的弱酸，砷酸(H3AsO4)和亞砷酸(H3AsO3)。已知H3AsO4的pKa1、pKa2、pKa3依次為2.25、6.77、11.40(已知：pKa=－lgKa)。

回答下列問題：

(4)NaH2AsO4溶液呈___________(填酸性”、“中性”或“堿性”)，試通過計(jì)算說明___________。

(5)某小組同學(xué)欲探究可逆反應(yīng)AsO33－+I2+2OH－AsO43－+2I－+H2O，設(shè)計(jì)如圖所示裝置。加入試劑并連接裝置，電流由C2流入C1。當(dāng)電流變?yōu)榱銜r(shí)，向裝置左邊燒杯中逐滴加入一定量2 mol/L HCl，發(fā)現(xiàn)又產(chǎn)生電流，實(shí)驗(yàn)中電流與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。

寫出圖4中c點(diǎn)對應(yīng)的正極反應(yīng)式___________，能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________。

a.2v(I－)正=v(AsO33－)逆 b.溶液pH不再變化

c.電流表示數(shù)變?yōu)榱?/span> d.右邊燒杯中c(K+)不變

Answer 1

【答案】25% < 0.148 B a<10 酸性 Kh3===10－11.75<10－6.77即Ka2>Kh3，溶液呈酸 AsO43－+2e－+2H+=AsO32－+H2O bc

【解析】

（1）根據(jù)圖像可知，M點(diǎn)時(shí)，生成的甲醇為0.25mol，則反應(yīng)的H2為0.5mol，H2的轉(zhuǎn)化率=0.5mol/2mol×100%=25%；其他條件相同時(shí)，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越快，反應(yīng)速率：N點(diǎn)v正(CO)<M點(diǎn)ν逆(CO)。

（2）平衡時(shí)消耗氫氣是0.5mol，剩余CO和氫氣分別是0.75mol、1.5mol，溶劑為1L，所以506K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.25/(0.75×1.52)=0.148；正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，lgK減小，所以能正確表示該反應(yīng)的lgK與溫度（T）的關(guān)系點(diǎn)為B。

（3）起始濃度c(CO)=1mol/L，c(H2)=0.5amol/L，c(CH3OH)=3.7mol/L，濃度熵Qc=，為了是該反應(yīng)逆向進(jìn)行，要求Qc>K，即，a的范圍為a<10。

（4）NaH2AsO4溶液呈酸性，Kh3===10－11.75<10－6.77即Ka2>Kh3，溶液呈酸性。

（5）圖4中c點(diǎn)酸性條件下對應(yīng)圖3裝置的正極AsO43-得電子產(chǎn)生AsO33-，電極反應(yīng)式為AsO43-+2e-+2H+=AsO32-+H2O。a.根據(jù)速率關(guān)系，v(I-)正=2v(AsO33-)逆，則等式始終成立，反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài)；b.溶液的pH不再變化，則氫氧根離子濃度也保持不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；c.電流表示數(shù)變?yōu)榱銊t氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移不再增減，反應(yīng)物的濃度保持不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；d.右邊燒中K+沒有參與反應(yīng)，則c(K+)始終不變，反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài)，答案選bc。

（1）根據(jù)圖像可知，M點(diǎn)時(shí)，生成的甲醇為0.25mol，則反應(yīng)的H2為0.5mol，H2的轉(zhuǎn)化率=0.5mol/2mol×100%=25%；其他條件相同時(shí)，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越快，反應(yīng)速率：N點(diǎn)v正(CO)<M點(diǎn)ν逆(CO)。本小題答案為：25% ；< 。

（2）平衡時(shí)消耗氫氣是0.5mol，剩余CO和氫氣分別是0.75mol、1.5mol，溶劑為1L，所以506K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.25/(0.75×1.52)=0.148；正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，lgK減小，所以能正確表示該反應(yīng)的lgK與溫度（T）的關(guān)系點(diǎn)為B。本小題答案為：0.148；B。

（3）起始濃度c(CO)=1mol/L，c(H2)=0.5amol/L，c(CH3OH)=3.7mol/L，濃度熵Qc=，為了是該反應(yīng)逆向進(jìn)行，要求Qc>K，即，a的范圍為a<10。本小題答案為：a<10。

（4）NaH2AsO4溶液呈酸性，Kh3===10－11.75<10－6.77即Ka2>Kh3，溶液呈酸性。本小題答案為：酸性；Kh3===10－11.75<10－6.77即Ka2>Kh3，溶液呈酸性。

（5）圖4中c點(diǎn)酸性條件下對應(yīng)圖3裝置的正極AsO43-得電子產(chǎn)生AsO33-，電極反應(yīng)式為AsO43-+2e-+2H+=AsO32-+H2O。a.根據(jù)速率關(guān)系，v(I-)正=2v(AsO33-)逆，則等式始終成立，反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài)；b.溶液的pH不再變化，則氫氧根離子濃度也保持不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；c.電流表示數(shù)變?yōu)榱銊t氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移不再增減，反應(yīng)物的濃度保持不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；d.右邊燒中K+沒有參與反應(yīng)，則c(K+)始終不變，反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài)，答案選bc。本小題答案為：AsO43-+2e-+2H+=AsO32-+H2O；bc。