Question

【題目】碳及其化合物在能源、材料等方面具有廣泛的用途�；卮鹣铝袉栴}：

（1）天然氣是目前應(yīng)用較為廣泛的能源之一，天然氣中除含主要成分甲烷外，還含有乙烷、丙烷等，乙烷的電子式為 。

（2）碳酸和草酸均為二元弱酸，其電離均為分步電離，二者的電離常數(shù)如下表：

	H2CO3	H2C2O4
K1	4.2×107	5.4×102
K2	5.6×1011	5.4×105

①向碳酸鈉溶液中滴加少量草酸溶液所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。

②濃度均為0.1 mol·L1的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液、Na2C2O4溶液、NaHC2O4溶液，其溶液中H+濃度分別記作c1、c2、c3、c4。則四種溶液中H+濃度由大到小的順序為 。

（3）常溫時，C和CO的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為394.0 kJ·mol1、283.0 kJ·mol1，該條件下C轉(zhuǎn)化為CO的熱化學(xué)方程式為 。

（4）氫氣和一氧化碳在一定條件下可合成甲醇，反應(yīng)如下：

2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH=Q kJ·mol1

①該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)如下表：

溫度/℃	250	300	350
K/L2·mol2	2.041	0.270	0.012

由此可判斷Q (選填“ >”或“<”)0。

②一定溫度下，將6 mol H2和2 mol CO充入體積為2 L的密閉容器中，10 min反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時測得c(CO)=0.2 mol·L1，該溫度下的平衡常數(shù)K= ，0~10 min內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH)= 。

③在兩個密閉容器中分別都充入20 mol H2和10 mol CO，測得一氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度(T)、壓強(p)的變化如圖所示：

A、B兩點的壓強大小關(guān)系：p1 (選填“ >”、“=”或“<”)p2。若A點對應(yīng)容器的容積為20 L，則B點對應(yīng)容器的容積為 L。

Answer 1

【答案】（1）

（2）①H2C2O4+22+ ②c4>c3>c2>c1

（3）2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=222.0 kJ·mol1

（4）①< ②2.041 L2·mol2 0.08 mol·L1·min1 ③< 4

【解析】本題考查物質(zhì)性質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)原理，意在考查考生對化學(xué)理論知識的綜合應(yīng)用能力。 （1）乙烷為共價化合物，其中H原子核外達(dá)到2電子穩(wěn)定狀態(tài)，C原子核外為8電子穩(wěn)定狀態(tài)，故其電子式為。

（2）①的酸性比H2CO3強，若草酸過量，則生成二氧化碳，但該題中草酸為少量，故反應(yīng)生成和。②由碳酸和草酸的兩步電離常數(shù)可知酸性強弱順序為H2C2O4>>H2CO3>，酸性越弱，其對應(yīng)的強堿鹽水解程度越大，鹽溶液的堿性越強，c(H+)越小，故濃度均為0.1 mol·L1的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液、Na2C2O4溶液、NaHC2O4溶液中c(H+)逐漸增大，即c4>c3>c2>c1。

（3）由已知C和CO的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱數(shù)據(jù)可寫出其熱化學(xué)方程式：①C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=394.0 kJ·mol1、②CO(g)+O2(g) CO2(g) ΔH=283.0 kJ·mol1，根據(jù)蓋斯定律，由(①②)×2可得：2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=(394.0 kJ·mol1+283.0 kJ·mol1)×2=222.0 kJ·mol1。

（4）①由表格中的平衡常數(shù)數(shù)據(jù)可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，即升高溫度，平衡逆向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即Q<0。②由題意可知，平衡時c(H2)=1.4 mol·L1，c(CO)=0.2 mol·L1，c(CH3OH)=0.8 mol·L1，則K=≈2.041 L2·mol2，v(CH3OH)=0.8 mol·L1÷10 min=0.08 mol·L1·min1。③由圖示可知B處的轉(zhuǎn)化率高于A處，而已知反應(yīng)為增大壓強平衡正向移動的反應(yīng)，因此壓強p1<p2。達(dá)平衡狀態(tài)A時，CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，此時CO為5 mol，H2為10 mol，CH3OH為5 mol；達(dá)平衡狀態(tài)B時，CO的轉(zhuǎn)化率為0.8，此時CO為2 mol，H2為4 mol，CH3OH為8 mol。由于溫度相同，化學(xué)平衡常數(shù)相同。設(shè)V(B)為V L，則=，解得V=4。