Question

甲醇是一種優(yōu)質(zhì)的液體燃料，目前工業(yè)上CO和CO₂均可用于合成甲醇．

（1）一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁；2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂；2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₃；則CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的△H=

 

．
（2）在容積為2L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），其他條件不變，在300℃和500℃時(shí)，物質(zhì)的量n（CH₃OH）-反應(yīng)時(shí)間t的變化曲線如圖甲．該反應(yīng)的△H

 

0（填＞、＜或=）．
（3）若要提高甲醇的產(chǎn)率，可采取的措施有

 

．（填字母）
A．縮小容器體積            B．降低溫度
C．升高溫度               D．使用合適的催化劑
E．甲醇從混合體系中分離出來(lái)
（4）CH₄和H₂O在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)CH₄+H₂O?CO+3H₂，T℃時(shí)，向1L密閉容器中投入1mol CH₄和1mol H₂O（g），5小時(shí)后測(cè)得反應(yīng)體系達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)CH₄的轉(zhuǎn)化率為50%，計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字）．
（5）工業(yè)上把水煤氣中的混合氣體處理后，獲得較純的H₂用于Ⅰ合成氨：N₂（g）+3H₂（g）

一定條件

2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol某同學(xué)在不同實(shí)驗(yàn)條件下模擬化工生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，N₂濃度隨時(shí)間變化如圖乙．實(shí)驗(yàn)Ⅲ比實(shí)驗(yàn)Ⅰ的溫度要高，其它條件相同，請(qǐng)?jiān)诖痤}卷對(duì)應(yīng)的地方畫(huà)出實(shí)驗(yàn)I和實(shí)驗(yàn)Ⅲ中NH₃濃度隨時(shí)間變化的示意圖．
（6）已知25℃K_SP[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11；K_SP[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39．在25℃下，向濃度均為0.1mol?L^-1 MgCl₂和FeCl₃混合液中逐滴加入氨水，先生成沉淀（填化學(xué)式），生成沉淀的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式結(jié)合蓋斯定律，計(jì)算所需熱化學(xué)方程式，計(jì)量數(shù)改變，焓變改變，熱化學(xué)方程式方向改變，焓變符號(hào)改變；
（2）圖象分析，先拐先平，溫度高，縱軸甲醇物質(zhì)的量隨溫度升高減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行；
（3）若要提高甲醇的產(chǎn)率，平衡正向進(jìn)行，結(jié)合平衡移動(dòng)原理和反應(yīng)特征分析，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)；
（4）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到；
（5）實(shí)驗(yàn)Ⅲ比實(shí)驗(yàn)Ⅰ的溫度要高，達(dá)到平衡所需要時(shí)間短，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡狀態(tài)氨氣的濃度減小；
（6）根據(jù)溶度積常數(shù)確定先沉淀的物質(zhì)，溶度積常數(shù)越小的物質(zhì)越先沉淀，鐵離子和氨水反應(yīng)生成氫氧化鐵和銨根離子．

解答： 解：（1）①CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁；
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂；
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₃；
依據(jù)蓋斯定律①+

1

2

②-

1

2

③得到CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的△H=△H₁+

1

2

△H₂-

1

2

△H₃；
故答案為：△H₁+

1

2

△H₂-

1

2

△H₃；
（2）圖象分析，先拐先平，溫度高，縱軸甲醇物質(zhì)的量隨溫度升高減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0；
故答案為：＜；
（3）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），若要提高甲醇的產(chǎn)率，平衡正向進(jìn)行，結(jié)合平衡移動(dòng)原理和反應(yīng)特征分析，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)；
A．縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行，甲醇的產(chǎn)率增大，故A符合；          
B．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向進(jìn)行，甲醇的產(chǎn)率增大，故B符合；
C．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，甲醇產(chǎn)率減小，故C不符合；               
D．使用合適的催化劑，只能改變化學(xué)反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡狀態(tài)，甲醇的產(chǎn)率不變，故D不符合；
E．甲醇從混合體系中分離出，減少生成物濃度，平衡正向進(jìn)行，甲醇的產(chǎn)率增大，故E符合；
故答案為：ABE；
（4）CH₄和H₂O在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)CH₄+H₂O?CO+3H₂，T℃時(shí)，向1L密閉容器中投入1mol CH₄和1mol H₂O（g），5小時(shí)后測(cè)得反應(yīng)體系達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)CH₄的轉(zhuǎn)化率為50%，依據(jù)平衡三段式列式；                   
                         CH₄ +H₂O?CO+3H₂
起始物質(zhì)的量濃度（mol?L^-1） 1.0    1.0         0       0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量濃度（mol?L^-1） 0.5    0.5        0.5     1.5
平衡物質(zhì)的量濃度（mol?L^-1   0.5    0.5        0.5     1.5            
K=

c3(H2)c(CO)

c(CH4)c(H2O)

=

0.5mol/L×(1.5mol/L)3

0.5mol/L×0.5mol/L

=6.75mol²/L²；
答：該溫度下的平衡常數(shù)6.75mol²/L²；
（5）實(shí)驗(yàn)Ⅲ比實(shí)驗(yàn)Ⅰ的溫度要高，Ⅲ比Ⅰ快，達(dá)到平衡所需要時(shí)間短，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡狀態(tài)氨氣的濃度減小，據(jù)此畫(huà)出圖象為：

答：驗(yàn)I和實(shí)驗(yàn)Ⅲ中NH₃濃度隨時(shí)間變化的示意圖為；
（6）溶度積常數(shù)越小的物質(zhì)越先沉淀，氫氧化鐵的溶度積小于氫氧化鎂的溶度積，所以氫氧化鐵先沉淀，鐵離子和氨水反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和銨根離子，離子方程式為Fe³⁺+3NH₃?H₂O?Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
故答案為：Fe（OH）₃，F(xiàn)e³⁺+3NH₃?H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，圖象分析、平衡影響因素理解應(yīng)用、平衡常數(shù)計(jì)算、沉淀溶解平衡中溶度積的分析，主要是平衡移動(dòng)原理的理解分析，圖象分析方法是解題關(guān)鍵，題目難度中等．