Question

Ⅰ以煤為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)叫煤化工業(yè)．
（1）將水蒸氣通過(guò)紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，
該反應(yīng)在常溫下

不能

自發(fā)進(jìn)行（填“能”與“不能”）；在一體積為2L的密閉容器中，加入1molC和2mol H₂O（g），達(dá)平衡時(shí)H₂O的轉(zhuǎn)化率為20%，請(qǐng)計(jì)算此時(shí)的平衡常數(shù)

0.05

（2）目前工業(yè)上有一種方法是用CO與H₂反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)甲醇．

化學(xué)鍵	C-O	C-H	H-H	C≡O(shè)	O-H
鍵能 kg/mol-1	358	413	436	1072	463

已知生成氣態(tài)甲醇，CO里面含C≡O(shè)．請(qǐng)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-116KJ/mol

（3）氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：
N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
在一體積不變的容器中，當(dāng)合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，在t₁時(shí)升高溫度，t₂重新達(dá)到平衡，t₃時(shí)充入氮?dú)�，t₄時(shí)重新達(dá)到平衡，t₅時(shí)移去一部分產(chǎn)物，t₆時(shí)又達(dá)到平衡，請(qǐng)?jiān)谙旅娴姆磻?yīng)速率與時(shí)間關(guān)系圖中畫出t₁到t₅逆反應(yīng)速率、t₅到t₆正反應(yīng)速率的變化情況．
（4）氫氣可用于生產(chǎn)燃料電池，丙烷氣體也可以．美國(guó)科學(xué)家成功開(kāi)發(fā)便攜式固體氧化物燃料電池，它以丙烷氣體為燃料，一極通入空氣，另一極通入丙烷氣體，電解質(zhì)是固態(tài)氧化物，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O^2-．則通丙烷的電極發(fā)生的電極反應(yīng)為

C₃H₈+10O^2--20e^-=3CO₂+4H₂O

Ⅱ沉淀物并非絕對(duì)不溶，且在水及各種不同的溶液中溶解度有所不同，同離子效應(yīng)、絡(luò)合物的形成等都會(huì)使沉淀物的溶解度有所改變．已知AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，如圖是某溫度下AgCl在NaCl溶液中的溶解情況．由以上信息可知：
（1）由圖知該溫度下AgCl的溶度積常數(shù)為

10^-12

．
（2）AgCl在NaCl溶液中的溶解出現(xiàn)如圖所示情況（先變小后變大）的原因是：

開(kāi)始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡(luò)合物：AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，所以Ag⁺濃度又變大了．

．

Answer 1

分析：Ⅰ（1）該反應(yīng)為熵增大，焓增大的反應(yīng)，由△G=△H-T△S判斷；
平衡常數(shù)指生成物濃度的系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪之積的比值，平衡常數(shù)k=

c(CO)?c(H2)

c(H2O)

，結(jié)合水的轉(zhuǎn)化率求出參加反應(yīng)的水的物質(zhì)的量，根據(jù)三段式用求出出各組分的物質(zhì)的量變化量、平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，進(jìn)而求出平衡時(shí)各組分的濃度，代入平衡常數(shù)計(jì)算；
（2）CO與H₂反應(yīng)生成甲醇，根據(jù)反應(yīng)熱=生成物的總鍵能-反應(yīng)物的總鍵能，計(jì)算出反應(yīng)熱，寫出該熱化學(xué)方程式，注意物質(zhì)的狀態(tài)，反應(yīng)熱的符號(hào)與數(shù)值、單位；
（3）在t₁時(shí)升高溫度，正逆反應(yīng)速率都增大，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，逆反應(yīng)速率增大多，t₂重新達(dá)到平衡，平衡時(shí)速率比原來(lái)高；
t₃時(shí)充入氮?dú)猓�平衡向正反�?yīng)移動(dòng)，生成物氨氣的濃度增大，逆反應(yīng)速率增大，t₄時(shí)重新達(dá)到平衡；
t₅時(shí)移去一部分產(chǎn)物，氨氣濃度降低，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，反應(yīng)物濃度降低，正反應(yīng)速率降低，t₆時(shí)又達(dá)到平衡．
（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以丙烷應(yīng)在負(fù)極上通入，丙烷失去電子與氧離子反應(yīng)，生成二氧化碳和水；
Ⅱ（1）由AgCl的溶度積Ksp（AgCl）=c（Ag⁺）?c（Cl^-）計(jì)算；
（2）開(kāi)始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡(luò)合物，所以Ag⁺濃度又變大了．

解答：解：Ⅰ（1）該反應(yīng)為熵增大，焓增大的反應(yīng)，由△G=△H-T△S，△G＜0反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，可知該反應(yīng)在高溫時(shí)可以自發(fā)進(jìn)行，常溫下難以自發(fā)進(jìn)行．
參加反應(yīng)的水的物質(zhì)的量為2mol×20%=0.4mol，則
對(duì)于反應(yīng)       C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g），
開(kāi)始（mol）：1      2               0       0
變化（mol）：0.4              0.4     0.4
平衡（mol）：1.6              0.4       0.4
所以平衡時(shí)H₂O的濃度為

1.6mol

2L

=0.8mol/L，CO和H₂的濃度為

0.4mol

2L

=0.2mol/L，
所以平衡常數(shù)k=

c(CO)?c(H2)

c(H2O)

=

0.2×0.2

0.8

=0.05，
故答案為：不能自發(fā)進(jìn)行；0.05；
（2）對(duì)于CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g），反應(yīng)熱△H=1072KJ/mol+2×436KJ/mol-（413KJ/mol×3+358KJ/mol+463KJ/mol ）=-116 KJ/mol，
所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-116 KJ/mol，
故答案為：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-116 KJ/mol；
（3）在t₁時(shí)升高溫度，正逆反應(yīng)速率都增大，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，逆反應(yīng)速率增大多，t₂重新達(dá)到平衡，平衡時(shí)速率比原來(lái)高；
t₃時(shí)充入氮?dú)�，平衡向正反�?yīng)移動(dòng)，生成物氨氣的濃度增大，逆反應(yīng)速率增大，t₄時(shí)重新達(dá)到平衡；
t₅時(shí)移去一部分產(chǎn)物，氨氣濃度降低，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，反應(yīng)物濃度降低，正反應(yīng)速率降低，t₆時(shí)又達(dá)到平衡．
據(jù)此作圖為，故答案為：；
（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以丙烷應(yīng)在負(fù)極上通入，丙烷失去電子與氧離子反應(yīng)，生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為C₃H₈+10O^2--20e-=3CO₂+4H₂O，
故答案為：C₃H₈+10O^2--20e-=3CO₂+4H₂O；
Ⅱ（1）由圖可知AgCl的溶度積Ksp（AgCl）=c（Ag⁺）?c（Cl^-）=10^-5×10^-7=10^-12，故答案為：10^-12；
（2）開(kāi)始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡(luò)合物：AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，所以Ag⁺濃度又變大了，
故答案為：開(kāi)始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡(luò)合物：AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，所以Ag⁺濃度又變大了．

點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合化學(xué)鍵考察了化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的知識(shí)，化學(xué)平衡的知識(shí)主要通過(guò)速率-時(shí)間圖的作圖來(lái)進(jìn)行，沉淀溶解平衡以圖象分析為基礎(chǔ)，考查學(xué)生從圖象獲取信息的能力．難度較大．