Question

【題目】請運用化學反應原理的相關知識研究元素及其化合物的性質．
（1）工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇，該反應的熱化學方程式為：
CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=﹣116KJmol﹣1
又知：CO（g）+O2（g）═CO2（g）△H2=﹣283KJmol﹣1
H2（g）+O2（g）═H2O（g）△H3=﹣242KJmol﹣1
H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H4=﹣286KJmol﹣1
則甲醇的燃燒熱為 ．
（2）T℃時，向2L密閉容器中充入4mol CO和6mol H2 ， 5min后達平衡時CH3OH物質的量為2mol．該反應的速率v（H2）為 ；下列措施中有利于增大該反應的反應速率且提高轉化率的是 ．
a．隨時將CH3OH與反應混合物分離
b．降低反應溫度
c．使用高效催化劑
d．增大體系壓強
（3）在密閉容器中充有10mol CO與20mol H2 ， 在催化劑作用下反應生成甲醇，CO的轉化率（a）與溫度（T）、壓強（P）的關系如圖所示．
①A、C兩點都表示達到的平衡狀態(tài)，則自反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間，tA tc（填“大于”、“小于’’或“等于“）．
②若A點時容器的體積為10L，該溫度下B點的平衡常數K= ．
（4）Na2SO3的水溶液呈 （填“酸”、“中”、‘‘堿”）性，原因是（用離子方程式表示）：　 ；把CaCO3濁液滴入l.0mol/L的Na2SO3溶液中，能否產生CaSO3沉淀？若不能，說明原因；若可行，請簡述判斷依據及轉化過程
（已知：Ksp（CaSO3）=1.4×10﹣7 ， Ksp（CaCO3）=2.8×10﹣9）．

Answer 1

【答案】﹣739kJ?mol﹣1；0.4mol/（L?min）；d；大于；1；堿；SO32﹣+H2O?HSO3﹣+OH﹣；可行，判斷依據是：由Ksp（CaSO3）/Ksp（CaCO3）=50知，當CaSO3與CaCO3的混合液中c（SO32﹣）＞50c（CO32﹣）時，即發(fā)生由CaCO3向CaSO3的轉變；轉化過程為：把CaCO3濁液滴入0.1mol/L的Na2SO3溶液中時，溶液中的c（Ca2+）與c（SO32﹣）之積大于Ksp（CaSO3），生成CaSO3沉淀，導致溶液中c（Ca2+）減小，使CaCO3的沉淀溶解平衡CaCO3?Ca2++CO32﹣ ， 向著溶解的方向移動，導致CaCO3溶解．
【解析】（1）由①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=﹣116kJmol﹣1
②CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H2=﹣283kJmol﹣1
③H2（g）+O2（g）=H2O （l）△H3=﹣286kJmol﹣1
根據蓋斯定律可知，②+③×2﹣①可得 CH3OH（g）+O2（g）=CO2（g）+2H2O （g）△H=（﹣283kJmol﹣1）+（﹣286kJmol﹣1）×2﹣（﹣116kJmol﹣1）=﹣739kJmol﹣1 ，
所以答案是：﹣739kJmol﹣1；
（2）由圖象可知v（CH3OH）= =0.2mol/（Lmin），根據反應速率之比等于化學計量數之比可知v（H2）=2v（CH3OH）=2×0.25mol/（Lmin）=0.4mol/（Lmin），
a．隨時將CH3OH與反應混合物分離，提高了反應物的轉化率，但沒有增大該反應的反應速率，故a錯誤；
b．降低反應溫度，平衡正向移動，提高了反應物的轉化率，但減小了該反應的反應速率，故b錯誤；
c．使用高效催化劑，平衡不移動，反應物的轉化率不變，但提高該反應的反應速率，故c錯誤；
d．增大體系壓強，平衡正向移動，提高了反應物的轉化率，同時提高了該反應的反應速率，故d正確；
所以答案是：0.4 mol（Lmin）﹣1；d；
（3）①升高溫度，反應速率增大，反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間要少，所以反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間tA 大于tC ， 所以答案是：大于；
②根據圖象可以看出，A點時CO的轉化率為50%，則平衡時各物質的量濃度為：c（CO）=0.5mol/L；c（H2）=1mol/L；c（CH3OH）=0.5mol/L，所以平衡常數為K==1；所以答案是：1；
（4）Na2SO3為強堿弱酸鹽，亞硫酸根離子水解使溶液顯堿性，水解離子反應為：SO32﹣+H2OHSO3﹣+OH﹣ ， 可行，判斷依據是：由Ksp（CaSO3）/Ksp（CaCO3）=50知，當CaSO3與CaCO3的混合液中c（SO32﹣）＞50c（CO32﹣）時，即發(fā)生由CaCO3向CaSO3的轉變；轉化過程為：把CaCO3濁液滴入0.1mol/L的Na2SO3溶液中時，溶液中的c（Ca2+）與c（SO32﹣）之積大于Ksp（CaSO3），生成CaSO3沉淀，導致溶液中c（Ca2+）減小，使CaCO3的沉淀溶解平衡CaCO3Ca2++CO32﹣ ， 向著溶解的方向移動，導致CaCO3溶解．
所以答案是：堿；SO32﹣+H2OHSO3﹣+OH﹣；可行，判斷依據是：由Ksp（CaSO3）/Ksp（CaCO3）=50知，當CaSO3與CaCO3的混合液中c（SO32﹣）＞50c（CO32﹣）時，即發(fā)生由CaCO3向CaSO3的轉變；轉化過程為：把CaCO3濁液滴入0.1mol/L的Na2SO3溶液中時，溶液中的c（Ca2+）與c（SO32﹣）之積大于Ksp（CaSO3），生成CaSO3沉淀，導致溶液中c（Ca2+）減小，使CaCO3的沉淀溶解平衡CaCO3Ca2++CO32﹣ ， 向著溶解的方向移動，導致CaCO3溶解．
【考點精析】本題主要考查了燃燒熱的相關知識點，需要掌握在101kPa時1mol H2物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的能量，叫該物質的燃燒熱才能正確解答此題．