Question

【題目】碳的化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。

（1）標準狀況下，將11.2LCO2通入100mL 1mol/L的NaOH溶液中，所得溶液中離子濃度由大到小的順序為___________；用溶液中微粒的濃度符號完成下列等式:

①c(OH-)=2c(H2CO3)+______。

②c(H+)+c(Na+)=_________。

（2）下圖是1mol NO2和1molCO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學方程式：___________

（3）在一恒溫、恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)，H<0。利用該反應(yīng)可以將粗鎳轉(zhuǎn)化為純度達99.9％的高純鎳。下列說法正確的是________ (填字母編號)。

A．增加Ni的量可提高CO的轉(zhuǎn)化率，Ni的轉(zhuǎn)化率降低

B．縮小容器容積，平衡右移，H減小

C．反應(yīng)達到平衡后，充入CO再次達到平衡時，CO的體積分數(shù)降低

D．當4v正[Ni(CO)4]=v正(CO)時或容器中混合氣體密度不變時，都可說明反應(yīng)已達化學平衡狀態(tài)

（4）二甲醚催化重整制氫的反應(yīng)過程，主要包括以下幾個反應(yīng)（以下數(shù)據(jù)為25℃、1.01×105Pa測定）：

①CH3OCH3(g)+H2O(l)2CH3OH(l) △H＝＋24.52kJ/mol

②CH3OH(l)+H2O(l)CO2(g)+3H2(g) △H＝＋49.01kJ/mol

③CO(g)+H2O(l)CO2(g)+H2(g) △H＝－41.17kJ/mol

④CH3OH(l)CO(g)+2H2(g) △H＝＋90.1kJ/mol

工業(yè)生產(chǎn)中測得不同溫度下各組分體積分數(shù)及二甲醚轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如下圖所示，

①你認為反應(yīng)控制的最佳溫度應(yīng)為___________。

A．300～350℃ B．350～400℃ C．400～450℃ D．450～500℃

②在溫度達到400℃以后，二甲醚與CO2以幾乎相同的變化趨勢明顯降低，而CO、H2體積分數(shù)也以幾乎相同的變化趨勢升高，分析可能的原因是___________（用相應(yīng)的化學方程式表示）。

Answer 1

【答案】⑴c(Na+)>c(CO2-3)>c(OH-)>c(HCO-3)>c(H+)

① c(H+)+c(HCO-3) ②2c(CO2-3)+c(HCO-3)+c(OH-)

⑵NO2（g）+CO（g）=CO2（g）+NO（g）△H=-234kJ/mol-1 ⑶C ⑷① C ②可能發(fā)生另一種重整制氫反應(yīng)：CH3OCH3 +CO2 3H2+3CO

【解析】（1）標準狀況下，1.12L CO2的物質(zhì)的量為：=0.05mol，氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：1molL-1×0.1L=0.1mol，二者恰好完全反應(yīng)生成碳酸鈉，由CO32-+H2OHCO3-+OH-可知：c（Na+）最大，水解很微弱，因此c（CO32-）＞c（OH-）＞c（HCO-3），溶液顯堿性c（H+）最小，因此碳酸鈉溶液中離子濃度大小順序為：c（Na+）＞c（CO2-3）＞c（OH-）＞c（HCO-3）＞c（H+）；

①碳酸鈉溶液中，水電離出的氫離子部分與CO32-結(jié)合生成H2CO3和HCO3-，溶液中質(zhì)子守恒：c（OH-）=2c（H2CO3）+c（HCO3-）+c（H+）；

②碳酸鈉溶液中，電荷守恒：c（H+）+c（Na+）=2c（CO32-）+c（HCO3-）+c（OH-）；

（2）該反應(yīng)的焓變△H=E1-E2=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以熱化學方程式為：NO2（g）+CO（g）=CO2（g）+NO（g）△H=-234kJmol-1；

（3）A．Ni是固體，濃度為常數(shù)，改變用量對平衡無影響，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不變，故A錯誤；B．一定溫度下給定的化學方程式的△H不會隨著平衡移動而改變，只與方程式的書寫方式有關(guān)，故B錯誤；C．因外界條件為恒溫恒容、Ni是固體且正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)，所以反應(yīng)達到平衡后充入CO，相當于在恒溫恒壓條件下達平衡后又加壓，平衡右移，CO的轉(zhuǎn)化率提高，平衡后其體積分數(shù)降低，故C正確；D．速率關(guān)系未說明正、逆，不能判斷是否已達平衡；因該反應(yīng)氣體質(zhì)量增加而容積不變，所以混合氣體密度是一個變量，當不變時說明反應(yīng)達平衡，故D錯誤；故答案為C；

（4）①由圖可知在400-450℃時，二甲醚的濃度最小，轉(zhuǎn)化率最大，故答案為C；

②溫度超過400℃，二甲醚與二氧化碳相同的比例降低，CO與氫氣相同的比例升高，說明二甲醚與二氧化碳以1：1反應(yīng)，生成CO與氫氣的比例相同，則反應(yīng)的方程式為：CH3OCH3+CO23H2+3CO。