Question

對化學反應的研究需要從反應條件、限度、速率、定量關系等方面進行綜合分析．下列是關于化學反應的一系列研究，請根據(jù)相關信息回答問題．
Ⅰ．關于反應限度的研究
（1）已知25℃時，H₃PO₄的電離常數(shù)為：K_a1=7.1ⅹ10^-3，K_a2=6.3ⅹ10^-8，K_a3=4.2ⅹ10^-13．請推測：NaH₂PO₄溶液顯

 

性（填“酸”、“堿”或“中”），Na₂HPO₄顯

 

性（填“酸”、“堿”或“中”）．
（2）在一固定容積的密閉容器中加入X、Y、Z三種氣體，保持一定溫度，不同時刻測得X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量如下表．

測定時刻/s	t1	t2	t3	t4
n（X）mol	7	3	1	1
n（Y）mol	5	3	2	2
n（z）mol	1	3	4	4

①上述反應的化學方程式為

 

；
③在一容積可變的密閉容器中充入20mol X和10mol Y，Y的平均轉(zhuǎn)化率隨溫度（T）、壓強（P）的變化如圖所示，當達到平衡狀態(tài)A時，容器的體積為10L．如反應開始時仍充入20mol X和10mol Y，則在平衡狀態(tài)B時容器的體積V（B）=

 

L．圖中P₁、P₂的大小關系為P1

P₂．
Ⅱ．關于反應物之間的定量關系的研究
（3）在含3.2a mol HNO₃的稀溶液中，加入a mol 鐵粉，反應的離子方程式為

 

（4）工業(yè)上常利用反應：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H＜0 合成甲醇，其在230～270℃下反應最為有利．為研究合成氣最合適的起始組成比，在230℃、250℃和270℃進行實驗，結(jié)果如圖所示，則230℃時的實驗結(jié)果所對應的曲線是

 

；該溫度下工業(yè)生產(chǎn)適宜采用的合成氣組成n（H₂）：n（CO）的值的取值范圍是（填字母序號）

 

．
A.1～1.5             B.2.5～3             C.3.5～4.5

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡建立的過程,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)弱酸根的電離和水解程度的大小進行判斷；
（2）①根據(jù)參加反應的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于化學計量數(shù)之比進行計算，書寫該反應的化學方程式；
②增大壓強，平衡正向移動，Y的轉(zhuǎn)化率增大；同溫下，抓住平衡常數(shù)不變根據(jù)三段式進行計算；
（3）鐵與稀硝酸剛反應，當稀硝酸過量時反應方程式：Fe+4HNO₃（稀）=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O；當鐵過量時反應方程式
3Fe+8H⁺+2NO₃^-=3Fe²⁺+4H₂O+2NO↑，分析鐵與稀硝酸的量的關系來判斷；
（4）依據(jù)反應是放熱反應，溫度越高，反應物轉(zhuǎn)化率越��；反應的配比依據(jù)合成氨的工業(yè)制備類推；

解答： 解：（1）H₂PO₄-的電離常數(shù)為K_a2=6.3ⅹ10^-8，水解常數(shù)為Kw/K1=1.33ⅹ10^-12，電離大于水解所以顯酸性；HPO₄^2-的電離常數(shù)為K_a3=4.2ⅹ10^-13，水解常數(shù)為Kw/K2=1.61×10^-7，水解大于電離所以顯堿性
故答案：酸；堿；
（2）①△n（X）：△n（Y）：△n（Z）：（7-1）：（5-2）：（4-1）=6：3：3=2：1：1，參加反應的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于化學計量數(shù)之比，故該反應的化學方程式為：2X+Y?Z，
故答案為：2X+Y?Z；
②增大壓強，平衡正向移動，Y的轉(zhuǎn)化率增大，p₂時Y的轉(zhuǎn)化率大于p₁時，故p₁＜p₂；
平衡A  2X+Y?Z，
開始   20     10     0
轉(zhuǎn)化   10      5     5
平衡   10      5     5
則K=

0.5

0.5×1 2

=1
平衡B  2X+Y?Z，
開始   20     10     0
轉(zhuǎn)化   16     8      8
平衡   4      2      8
則根據(jù)溫度不變K不變得，K=

8/V

(4/V)2×(2/V)

=1，解得V=2L
故答案為：2；＜；
（3）鐵與稀硝酸剛反應，當稀硝酸過量時反應方程式：Fe+4HNO₃（�。�=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，故

n(HNO 3)

n(Fe)

≥4時只生產(chǎn)三價鐵；當鐵過量時反應方程式
3Fe+8H⁺+2NO₃^-=3Fe²⁺+4H₂O+2NO↑，故

n(HNO 3)

n(Fe)

≤

8

3

時只生產(chǎn)三價鐵；現(xiàn)3.2a mol HNO₃的稀溶液中，加入a mol 鐵粉，

n(HNO 3)

n(Fe)

=3.2，剛好在兩者之間故即有二價鐵又有三價鐵生產(chǎn)，所以反應的離子方程式為5Fe+16H⁺+4NO₃^-=3Fe²⁺+2Fe³⁺+8H₂O+4NO↑，
故答案：5Fe+16H⁺+4NO₃^-=3Fe²⁺+2Fe³⁺+8H₂O+4NO↑；
（4）工業(yè)上用反應低壓合成甲醇，在230℃～270℃最為有利．為研究合成氣最合適的起始組成比，分別在230℃、250℃和270℃進行實驗，結(jié)果如圖．合成甲醇是放熱反應，溫度越低轉(zhuǎn)化率越大，結(jié)合圖象可知，230℃的實驗結(jié)果所對應的曲線是 X，；工業(yè)生產(chǎn)適宜采用的合成氣組成比n（H₂）：n（CO）的范圍應反應中 一氧化碳的轉(zhuǎn)化率大，提高氫氣的量會提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，所以n（H₂）：n（CO）＞2：1，選項中氫氣量過量多小號原料，故選B．
故答案為：X，B．

點評：本題從反應限度、反應條件等考查化學平衡的相關知識，綜合性較強，難度較大．