Question

1．碳氧化物研究
（1）在體積可變 （活塞與容器之間的摩擦力忽略不計(jì)）的密閉容器如右圖所示，現(xiàn)將3molH₂和2molCO放入容器中，移動(dòng)活塞至體積V為2L，用鉚釘固定在A、B點(diǎn)，發(fā)生合成甲醇的反應(yīng)如下：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g），測(cè)定不同條件、不同時(shí)間段內(nèi)的CO的轉(zhuǎn)化率，得到如表數(shù)據(jù)：

CO的轉(zhuǎn)化率 T（℃）	10min	20min	30min	40min
T1	20%	55%	65%	65%
T2	35%	50%	a1	a2

①根據(jù)如表數(shù)據(jù)，請(qǐng)比較T₁＜T₂（選填“＞”、“＜”或“=”）；T₂℃下，第30min 時(shí)，a₁=50%，升高溫度該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)減�。ㄟx填“增大”、“減小”、“不變”）．
②T₂℃下，第40min時(shí)，拔去鉚釘（容器密封性良好）后，活塞沒(méi)有發(fā)生移動(dòng)，再向容器中通人6molCO，此時(shí)v（正）＜ v（逆）（選填“＞”、“＜”或“=”）．
③現(xiàn)有以下幾種情況放入該體積可變的密閉容器中，請(qǐng)選出T₂℃下達(dá)到的平衡狀態(tài)與①中T₂℃下的平衡狀態(tài)一致的是
A、2mol H₂+1molCO+1molCH₃OH
B、0.5mol H₂+1.5molCH₃OH
C、1mol H₂+1molCO+1molCH₃OH
D、2mol H₂+4molCH₃OH
（2）一定條件下可用甲醇與CO反應(yīng)生成醋酸消除CO污染．常溫下，將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba（OH）₂溶液等體積混合，充分反應(yīng)后，溶液中存在2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^-），則該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka=$\frac{2b}{a-2b}$×10^-7L/mol（用含a和b的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）①升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，依此根據(jù)10min內(nèi)，T₂時(shí)CO轉(zhuǎn)化率大于T₁時(shí)判斷溫度的高低；
T₂℃下，10min時(shí)CO轉(zhuǎn)化率為35%，20min時(shí)CO轉(zhuǎn)化率為50%，10-20min只轉(zhuǎn)化15%，說(shuō)明20min時(shí)已達(dá)平衡狀態(tài)，依此判斷第30min時(shí)CO轉(zhuǎn)化率；
根據(jù)升高溫度平衡常數(shù)減小判斷；
②根據(jù)濃度商和平衡常數(shù)的大小關(guān)系，判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
③根據(jù)等效平衡考慮；
（2）溶液等體積混合溶質(zhì)濃度減少一半，醋酸電離平衡常數(shù)與濃度無(wú)關(guān)，結(jié)合概念計(jì)算．

解答 解：（1）①升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，10min內(nèi)，T₂時(shí)CO轉(zhuǎn)化率大于T₁時(shí)，故T₂＞T₁；
T₂℃下，10min時(shí)CO₂轉(zhuǎn)化率為35%，20min時(shí)CO₂轉(zhuǎn)化率為50%，10-20min只轉(zhuǎn)化15%，說(shuō)明20min時(shí)已達(dá)平衡狀態(tài)，故第30min時(shí)，CO₂轉(zhuǎn)化率為50%；
根據(jù)T₂平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率小于T₁平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率，升高溫度平衡常數(shù)減��；
故答案為：＜；50%；減��；
②T₂℃下，CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g），
起始（mol） 2              3                  0
轉(zhuǎn)化（mol） 1              2                  1
\平衡（mol） 1             1                  1
K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{1}{2}}{\frac{1}{2}×（\frac{1}{2}）^{2}}$=4
T₂℃下，原反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，一氧化碳的物質(zhì)的量為1mol，氫氣的物質(zhì)的量為1mol，甲醇蒸氣的物質(zhì)的量為1mol，則氣體總的物質(zhì)的量為3mol，T₂℃下，第40min時(shí)，拔去鉚釘（容器密封性良好）后，活塞沒(méi)有發(fā)生移動(dòng)．再向容器中通入6molCO，則容器體積變?yōu)樵瓉?lái)的3倍，即2L×3=6L，Qc=$\frac{\frac{1}{6}}{\frac{7}{6}×（\frac{1}{6}）^{2}}$=$\frac{36}{7}$＞K，故平衡逆向移動(dòng)，v（正）＜v（逆），
故答案為：＜；
③A、2mol H₂+1molCO+1molCH₃OH，可看成多加1molH₂，故平衡狀態(tài)不一致，不選A；
B、0.5mol H₂+1.5molCH₃OH，可看成少加1molH₂和1.5molCO，故平衡狀態(tài)不一致，不選B；
C、1mol H₂+1molCO+1molCH₃OH，故平衡狀態(tài)一致，選C；
D、2mol H₂+4molCH₃OH，可看成少加2molH₂和4molCO，故平衡狀態(tài)不一致，不選D；
故答案為：C；
（2）反應(yīng)平衡時(shí)，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^-）=bmol/L，據(jù)電荷守恒，溶液中c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液呈中性，醋酸電離平衡常數(shù)依據(jù)電離方程式寫(xiě)出K=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{b×1{0}^{-7}}{\frac{a}{2}-b}$=$\frac{2b}{a-2b}$×10^-7；
用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)為$\frac{2b}{a-2b}$×10^-7L/mol，
故答案為：$\frac{2b}{a-2b}$×10^-7L/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率影響因素及相關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡的移動(dòng)原理、平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算等知識(shí)，難度較大．