Question

20．碳及其化合物有廣泛的用途．
（1）反應(yīng)C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1，達(dá)到平衡后，體積不變時，以下有利于提高H₂產(chǎn)率的措施是BC．
A．增加碳的用量　  B．升高溫度   C．用CO吸收劑除去CO　　D．加入催化劑
（2）已知，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1
則反應(yīng) CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）  的△H=-41.2kJ•mol^-1．
（3）在298k溫度下，將CO（g）和H₂O（g）各0.16mol分別通入到體積為2.0L的恒容密閉容器中，發(fā)生以下反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如表數(shù)據(jù)：

t/min	2	4	7	9
n（H2O）/mol	0.12	0.11	0.10	0.10

①該溫度下，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{9}{25}$；
②若反應(yīng)在398K進(jìn)行，某時刻測得n（CO）=0.5mol  n（H₂O）=1.0mol，n（CO₂）=1.0mol  n（H₂）=1.2mol則此時V_（正）＜V_（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）CaS在一定條件下經(jīng)原子利用率100%的高溫反應(yīng)生成CaSO₄，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaS+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSO₄；在一定條件下，CO₂可與對二甲苯反應(yīng)，在其苯環(huán)上引入一個羧基，對二甲苯的結(jié)構(gòu)產(chǎn)簡式為：，產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為．

Answer 1

分析 （1）該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，升高溫度、減小壓強、減少生成物的量都能使平衡向正反應(yīng)方向移動提高H₂產(chǎn)率；
（2）利用蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也進(jìn)行相應(yīng)的運算；
（3）①先求出平衡時各物質(zhì)的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（H{\;}_{2}）×c（CO{\;}_{2}）}{c（CO）×c（H{\;}_{2}O）}$計算；
②計算可知此時的濃度商Q余與K比較判斷；
（4）根據(jù)“CaS為原料，在一定條件下經(jīng)原子利用率100%的高溫反應(yīng)，可再生CaSO₄”可知另一種反應(yīng)物為氧氣，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；在對二甲苯的苯環(huán)上添上應(yīng)該羧基即可得到該有機物．

解答 解：（1）提高H₂產(chǎn)率，應(yīng)改變體積平衡向正反應(yīng)方向移動，
A．碳為固體，增加碳的用量，不影響平衡移動，故A錯誤；
B．正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，能提高H₂產(chǎn)率，故B正確；
C．用CO吸收劑除去CO，CO的濃度降低，平衡向正反應(yīng)方向移動，能提高H₂產(chǎn)率，故C正確；
D．加入催化劑，加快反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡的時間，不影響平衡移動，故D錯誤，
故答案為：BC；
（2）已知：①C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），△H=+131.3kJ•mol^-1，
②C（s）+CO₂（g）?2CO（g），△H=+172.5kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①-②得：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），△H=131.3kJ•mol^-1-172.5kJ•mol^-1=-41.2kJ•mol^-1，
故答案為：-41.2；
（3）①CO和H₂O反應(yīng)了0.06mol，則CO₂和H₂生成了0.06mol，平衡時各物質(zhì)的濃度為：反應(yīng)物CO和H₂O為0.05mol/L，生成物CO₂和H₂為0.03mol/L，
平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（H{\;}_{2}）×c（CO{\;}_{2}）}{c（CO）×c（H{\;}_{2}O）}$=$\frac{0.03mol/L×0.03mol/L}{0.05mol/L×0.05mol/L}$=$\frac{9}{25}$，
故答案為：$\frac{9}{25}$；
②若反應(yīng)在398K進(jìn)行，某時刻測得n（CO）=0.5mol  n（H₂O）=1.0mol，n（CO₂）=1.0mol  n（H₂）=1.2mol則此時濃度商Q=$\frac{c（H{\;}_{2}）×c（CO{\;}_{2}）}{c（CO）×c（H{\;}_{2}O）}$=$\frac{1×1.2}{0.5×1}$=$\frac{12}{5}$＞K，所以平衡向逆反應(yīng)方向移動，故V_（正）＜V_（逆），故答案為：＜；
（4）以反應(yīng)①中生成的CaS為原料，在一定條件下經(jīng)原子利用率100%的高溫反應(yīng)，可再生CaSO₄，則另一種反應(yīng)為為氧氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 CaS+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSO₄；在一定條件下，CO₂可與對二甲苯反應(yīng)，對二甲苯的結(jié)構(gòu)簡式為：，在其苯環(huán)上引入一個羧基，相當(dāng)于用羧基取代苯環(huán)上的氫原子，對二甲苯中苯環(huán)上4個H原子位置等價，則該產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為：，
故答案為：CaS+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSO₄；；．

點評 本題主要考查了影響平衡移動的因素、蓋斯定律應(yīng)用、平衡常數(shù)的計算等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力和計算能力．