Question

【題目】低碳經(jīng)濟(jì)是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式，低碳經(jīng)濟(jì)的概念在中國正迅速從高端概念演變成全社會(huì)的行為，在新能源汽車、工業(yè)節(jié)能等多個(gè)領(lǐng)域都大有作為．請(qǐng)運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識(shí)研究碳及其化合物的性質(zhì)

（1）工業(yè)上可利用CO或CO2來制備燃料甲醇．

已知：800℃時(shí)，化學(xué)反應(yīng)①、反應(yīng)②對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)分別為2.5、1.0

反應(yīng)①：2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）△H=-90.8kJmol-1

反應(yīng)②：H2（g）+CO2（g）H2O（g）+CO（g）△H=+41.2kJmol-1

寫出用CO2與H2反應(yīng)制備甲醇的熱化學(xué)方程式___________．

800℃時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值為___________．

（2）現(xiàn)將不同量的CO2(g)和H2(g)分別通入到容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng): CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）ΔH=+41.2KJ/mol，得到如下二組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		CO2(g)	H2(g)	H2O(g)	CO2(g)
1	900	4	2	1.6	2.4	2
2	900	a	b	c	d	t

實(shí)驗(yàn)2中，若平衡時(shí)，CO2(g)的轉(zhuǎn)化率小于H2(g).則a、b必須滿足的關(guān)系是__________。

若在900℃時(shí)，另做一組實(shí)驗(yàn)，在此容器中加入10molCO2(g)，5molH2，2molCO，5molH2O(g)，則此時(shí)v正____v 逆(填“<”>“或“=”)。

（3）工業(yè)上可通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g) ΔH=-29.1 kJ·mol-1，科研人員對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了研究，部分研究結(jié)果：

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①從反應(yīng)壓強(qiáng)對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率”看，工業(yè)制取甲酸甲酯應(yīng)選擇的壓強(qiáng)是________。 （填“3.5×106 Pa”、 “4.0×106 Pa”或““5.0×106 Pa”）。

②實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度是80℃，其理由是_________________。

（4）常溫下，向20.0mLcmol/L的氨水中滴加20mL.0.2mol/LHNO3溶液后，恰好使溶液顯中性(設(shè)混合溶液總體積為兩溶液體積之和)。計(jì)算常溫下NH3·H2ONH4++OH-的電離平衡常數(shù)K(NH3·H2O)=_________(用含c的式子表示)。

Answer 1

【答案】 3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.6kJ/mol 2.5 a>b < 4.0×10 6 Pa 高于80℃時(shí)，溫度對(duì)反應(yīng)速率影響較小;且反應(yīng)放熱，升高溫度時(shí)平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低

【解析】(1)反應(yīng)①+反應(yīng)②即得3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.6kJ/mol；反應(yīng)①的平衡常數(shù)K1=2.5，反應(yīng)②的平衡常數(shù)K2=1.0，則K=K1×K2=2.5。

(2)根據(jù)反應(yīng)CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）ΔH= +41.2KJ/mol可得，CO2(g)和H2(g)的化學(xué)計(jì)量數(shù)相等，即達(dá)到平衡時(shí)的改變量相等，則起始量大的物質(zhì)轉(zhuǎn)化率小，所以實(shí)驗(yàn)2平衡時(shí)，要使CO2(g)的轉(zhuǎn)化率小于H2(g)，則a>b；實(shí)驗(yàn)1的平衡常數(shù)K1= ，在相同條件下，向此容器中加入10molCO2(g)， 5molH2，2molCO，5molH2O(g)時(shí)，KQ= >，則反應(yīng)向逆向進(jìn)行，即v正 < v逆。

(3)①從壓強(qiáng)對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化率的影響圖象上可得，應(yīng)選擇在4.0×106 Pa下進(jìn)行，此時(shí)轉(zhuǎn)化率較高，若再加壓，盡管轉(zhuǎn)化率有所提高，但提高的很小，所以采用更高的壓強(qiáng)不太合適，故選擇4.0×106 Pa；②由壓強(qiáng)一定時(shí)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響圖象可知，當(dāng)溫度高于80℃時(shí)，溫度的升高對(duì)反應(yīng)速率影響較小，且該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低。

(4) 常溫下，20.0mLcmol/L的氨水與20mL.0.2mol/LHNO3溶液反應(yīng)后恰好使溶液呈中性，即c(H+)=c(OH—)=1.0×10 -7mol/L，由電荷守恒可得，混合溶液中c(NO3—)= c(NH4+)= 0.1mol/L，溶液中c(NH3·H2O)= ，所以常溫下NH3·H2ONH4++OH-的電離平衡常數(shù)K(NH3·H2O)= = mol/L