Question

【題目】碳和硫的化合物在生產(chǎn)生活中的應用非常廣泛。

（1）用生物質(zhì)熱解氣（主要成分CO、CH4、H2）將SO2在高溫下還原成單質(zhì)硫。涉及的部分反應如下：

2CO(g)+SO2(g)S(g)+2CO2(g)　 ΔH1=+8.0 kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　 ΔH2=-566.0 kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　 ΔH3=-483.6kJ·mol-1

則2H2(g)+SO2(g)S(g)+2H2O(g)　 ΔH4=__________。

（2）CO2經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴：2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)△H。在0.1MPa時，按n(CO2):n(H2)=1:3投料，如圖所示不同溫度（T）下，平衡時的四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量（n）的關系。

①該反應為____反應（填“吸熱”或“放熱”）。

②曲線c表示的物質(zhì)為____________。

③為提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可采取的措施是________【要求答2條】。

④恒溫恒容下，能夠說明該反應已達到平衡的是_______（填序號）；

A．容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化

B．混合氣體的密度不發(fā)生變化

C．n(CO2):n(H2):n(C2H4):n(H2O)=2:6:1:4

D．單位時間內(nèi)生成6molH2，同時生成4 molH2O

（3）欲用1 L Na2CO3溶液將6.99gBaSO4固體全都轉(zhuǎn)化為BaCO3，則所用的Na2CO3溶液的物質(zhì)的量濃度至少為_________________。（忽略溶液體積的變化）[已知：常溫下Ksp(BaSO4)=1×10－11，Ksp(BaCO3)=1×10－10]。

（4）在25℃時，將a mol·L－1的氨水溶液與0.02 mol·L－1HCl溶液等體積混合后溶液液呈中性，則氨水的電離平衡常數(shù)Kb=______________。

Answer 1

【答案】 +90.4 kJ/mol 放熱 C2H4或乙烯 增大壓強；或在壓強不變的條件下減小n（CO2）：n（H2）的投料比（即增加H2的濃度）；或及時分離產(chǎn)物（如分離出水） AD 0.33 mol/L (2×10-9)/(a-0.02)

【解析】（1）①2CO(g)+SO2(g)S(g)+2CO2(g)　 ΔH1=+8.0 kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　 ΔH2=-566.0 kJ·mol-1

③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　 ΔH3=-483.6kJ·mol-1

由③+①-②得2H2(g)+SO2(g)S(g)+2H2O(g)，則ΔH4=ΔH3+ΔH1-ΔH2=-483.6kJ·mol-1+8.0 kJ·mol-1-（-566.0 kJ·mol-1）=+90.4 kJ/mol。

（2）①由圖像可知，當溫度升高時，平衡混合物中氫氣的物質(zhì)的量增加，所以升高溫度，化學平衡向逆反應方向移動，故該反應為放熱反應。

②因為起始時，按n(CO2):n(H2)=1:3投料，故在平衡混合物中，C2H4與H2O的物質(zhì)的量之比為1:4.由曲線的變化趨勢可知，曲線a表示的物質(zhì)是CO2，則曲線c表示的物質(zhì)為C2H4（或乙烯）。

③為提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，因為正反應是氣體分子數(shù)減少的反應，故還可采取的措施是增大壓強；或在壓強不變的條件下減小n（CO2）：n（H2）的投料比（即增加H2的濃度）；或及時分離產(chǎn)物（如分離出水）。

④恒溫恒容下，A．壓強是變量，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化，表明反應達到平衡；B．混合氣體的密度一直不發(fā)生變化，故不能根據(jù)密度判斷平衡狀態(tài)；C．n(CO2):n(H2):n(C2H4):n(H2O)=2:6:1:4，不能說明各組分的濃度保持不變；D．單位時間內(nèi)生成6molH2、同時生成4 molH2O，表明正反應速率和逆反應速率相等。綜上所述，能夠說明該反應已達到平衡的是AD；

（3）6.99gBaSO4固體的物質(zhì)的量為0.03mol，將其完全轉(zhuǎn)化為BaCO3，需要消耗0.03mol Na2CO3. BaSO4完全溶解于1 L Na2CO3溶液后，c(SO42-)=0.03mol/L，則此溶液中c(Ba2+)不大于mol/L，由此計算出該溶液中，c(CO32-)至少為。因此，欲用1 L Na2CO3溶液將6.99gBaSO4固體全都轉(zhuǎn)化為BaCO3，所用的Na2CO3溶液的物質(zhì)的量濃度至少為0.33 mol/L。

（4）在25℃時，將a mol·L－1的氨水溶液與0.02 mol·L－1HCl溶液等體積混合后溶液液呈中性，則c(OH-)=1×10-7mol/L，根據(jù)電荷守恒可知，c(NH4+)=c(Cl-)=0.50.02 mol·L－1=0.01 mol·L－1，由物料守恒得c(NH3H2O)=(0.5a-0.01) mol·L－1,則氨水的電離平衡常數(shù)Kb= (2×10-9)/(a-0.02)。