Question

2．用太陽能電解水可獲得最理想的單質(zhì)燃料X，但運(yùn)輸極不方便，國外試用了如下的方法把X轉(zhuǎn)變成便于運(yùn)輸?shù)募状既剂希粚⒖諝馔ㄟ^極濃的NaOH溶液中，此時(shí)空氣中的Y有70%被吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)檎�鹽Z，當(dāng)Z達(dá)到飽和后即加入硫酸，此時(shí)溶液會(huì)放出純凈的氣體Y．一定條件下通過X與Y反應(yīng)生成甲醇．試回答以下問題：
（1）Z是Na₂CO₃（寫化學(xué)式），X和Y反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO₂+3H₂O=CH₃OH+H₂O．
（2）溫度仍為120℃，活塞可左右自由滑動(dòng)并且導(dǎo)熱，起始時(shí)Ⅰ中X為n mol，Y為6.5 mol，CH₃OH（g）和D各為2 mol；Ⅱ中A、B、C各為4 mol．當(dāng) n 在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，均可通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度（Ⅰ和Ⅱ中溫度始終相等），使兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡，并且隔板恰好處于反應(yīng)器的正中位置．回答下列問題：
①若 n=2.5mol，則1中起始時(shí)反應(yīng)向正反應(yīng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向進(jìn)行．欲使起始時(shí)反應(yīng)向該方向進(jìn)行，則 n 的取值范圍是1.5＜n＜4.5．
②若 n 分別取3.0和4.0，則在這兩種情況下，當(dāng)反應(yīng)分別達(dá)到平衡時(shí)，A的物質(zhì)的量不相等（填“相等”或“不相等”），理由是溫度不同．

Answer 1

分析 用太陽能電解水可獲得最理想的單質(zhì)燃料X為H₂，把X轉(zhuǎn)變成便于運(yùn)輸?shù)募状既剂希瑢⒖諝馔ㄟ^極濃的NaOH溶液中，此時(shí)空氣中的Y有70%被吸收轉(zhuǎn)變?yōu)檎�鹽Z為Na₂CO₃，Y為CO₂、Z為Na₂CO₃；CO₂與氫氣反應(yīng)生成甲醇；
（1）水分解得到的可燃?xì)怏w為H₂；故X為氫氣；空氣中能被NaOH吸收的氣體為CO₂，即Y為CO₂、Z為Na₂CO₃；CO₂與氫氣反應(yīng)生成甲醇；
（2）Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)為：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g），是氣體體積減小的反應(yīng)；Ⅱ中發(fā)生的反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)．
①n=2.5時(shí)，I中氣體初始物質(zhì)的量為：2.5 mol+6.5 mol+2 mol+2 mol=13 mol，Ⅱ中氣體的物質(zhì)的量恒為12 mol．如要是隔板停留在中間，左側(cè)反應(yīng)應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，以使氣體體積得到12 mol．要使反應(yīng)向正方向進(jìn)行，左側(cè)氣體的初始物質(zhì)的量應(yīng)大于12 mol，故：n mol+10.5 mol＞12 mol，即n＞1.5，同時(shí)還要求，當(dāng)CO₂或H₂完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物時(shí)，氣體總物質(zhì)的量應(yīng)小于12 mol，若CO₂完全轉(zhuǎn)化，生成CH₃OH和H₂O物質(zhì)的量均為6.5 mol，已經(jīng)大于12 mol，故應(yīng)為氫氣完全轉(zhuǎn)化時(shí)，氣體總物質(zhì)的量小于12 mol；
②當(dāng)n取值3.0和4.0時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)總物質(zhì)的量均為12 mol時(shí)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率不同，反應(yīng)溫度不同，故平衡時(shí)A的物質(zhì)的量不同．

解答 解：（1）水分解得到的可燃?xì)怏w為H₂；故X為氫氣；空氣中能被NaOH吸收的氣體為CO₂，即Y為CO₂、Z為Na₂CO₃；CO₂與氫氣反應(yīng)生成甲醇，CO₂+3H₂O=CH₃OH+H₂O，
故答案為：Na₂CO₃；CO₂+3H₂O=CH₃OH+H₂O；
（2）①n=2.5時(shí)，I中氣體初始物質(zhì)的量為：2.5 mol+6.5 mol+2 mol+2 mol=13 mol，Ⅱ中氣體的物質(zhì)的量恒為12 mol．如要是隔板停留在中間，左側(cè)反應(yīng)應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，以使氣體體積得到12 mol．要使反應(yīng)向正方向進(jìn)行，左側(cè)氣體的初始物質(zhì)的量應(yīng)大于12 mol，故：n mol+10.5 mol＞12 mol，即n＞1.5，同時(shí)還要求，當(dāng)CO₂或H₂完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物時(shí)，氣體總物質(zhì)的量應(yīng)小于12 mol，若CO₂完全轉(zhuǎn)化，生成CH₃OH和H₂O物質(zhì)的量均為6.5 mol，已經(jīng)大于12 mol，故應(yīng)為氫氣完全轉(zhuǎn)化時(shí)，氣體總物質(zhì)的量小于12 mol，故有：6.5 mol-n mol/3+4 mol+2n mol/3＜12 mol，n＜4.5．n的取值范圍為1.5＜n＜4.5，
故答案為：正反應(yīng)；1.5＜n＜4.5；
②當(dāng)n取值3.0和4.0時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)總物質(zhì)的量均為12 mol時(shí)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率不同，反應(yīng)溫度不同，故平衡時(shí)A的物質(zhì)的量不同，
故答案為：不相等、溫度不同．

點(diǎn)評 本題考查了好像平衡的計(jì)算、平衡影響因素分析、注意容器的特征和改變條件對平衡的影響的判斷，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，題目難度中等．