Question

研究減少有毒氣體的排放對改善環(huán)境消除霧霾有十分重要的意義．
（1）①科學(xué)家設(shè)想將溫室氣體CO₂轉(zhuǎn)化為有機(jī)物來有效實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)：
a.2CO₂+6H₂

催化劑

△

CH₃CH₂OH+3H₂O  
b．CO₂+CH₄

催化劑

△

CH₃COOH
c.2CO₂+6H₂

催化劑

△

CH₃OCH₃+3H₂O  
d．CO₂+3H₂

催化劑

△

CH₃OH+H₂O
以上反應(yīng)中不僅體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想，且原子利用率最高的是

 

．
②工業(yè)上常用NH₃和（NH₄）₂CO₃通過下列反應(yīng)捕獲CO₂，以降低溫室氣體CO₂的排放：
a．（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）?2NH₄HCO₃（aq）
b.2NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?（NH₄）₂CO₃（aq）
c．NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?NH₄HCO₃（ag）
則△H_a與△H_b、△H_c之間的關(guān)系是：△H_a=

 

．
（2）利用I₂O₅消除CO污染的反應(yīng)為：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）△H． 不同溫度下，向裝有足量I₂O₅固體的2L恒容密閉容器中通入4molCO，測得CO₂的體積分?jǐn)?shù)φ（CO₂）隨時(shí)間t變化曲線如圖．

請回答：
①該反應(yīng)屬于

 

反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱“）．
②從反應(yīng)開始至a點(diǎn)時(shí)的反應(yīng)速率為v（CO）=

 

，b點(diǎn)時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K_b=

 

．
③下列說法不正確的是

 

 （填字母序號）．
a．容器內(nèi)氣體密度不變，表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
b．兩種溫度下，c點(diǎn)時(shí)體系中混合氣體的壓強(qiáng)相等
c．增大d點(diǎn)的體系壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率不變
d．b點(diǎn)和d點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)：K_b＜K_d
（3）工業(yè)上，用Na₂SO₃溶液作為吸收液吸收煙氣中的SO₂，吸收液吸收SO₂的過程中，室溫時(shí)溶液中的c（H⁺）隨n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）變化關(guān)系如下表：

n（SO32-）：n（HSO3-）	91：9	1：1	9：91
c（H+）	6.3×10-9	6.3×10-8	6.3×10-7

①上表判斷Na₂SO₃溶液顯

 

性，HSO₃^-的電離常數(shù)為

 

．
②當(dāng)吸收液呈中性時(shí)，溶液中離子濃度大小關(guān)系是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡建立的過程,化學(xué)平衡的影響因素

專題：

分析：（1）①原子利用率最高的是化合反應(yīng)，所有原子都進(jìn)入產(chǎn)品；
②利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算；
（2）①由圖象可知：d曲線反應(yīng)速率快，溫度高，但CO₂的體積分?jǐn)?shù)小，即升高溫度，平衡逆向移動(dòng)；
②根據(jù)起始量和a點(diǎn)時(shí)CO₂的體積分?jǐn)?shù)（即物質(zhì)量分?jǐn)?shù)），列式計(jì)算即可求出從反應(yīng)開始至a點(diǎn)時(shí)的反應(yīng)速率為v（CO）；根據(jù)b點(diǎn)時(shí)CO₂的體積分?jǐn)?shù)φ（CO₂求出CO和CO₂的平衡濃度進(jìn)而求出b點(diǎn)時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K_b；
③a．因?yàn)闂l件為恒容，而反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，所以容器內(nèi)氣體密度是變量，當(dāng)不變時(shí)表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
b．c點(diǎn)為交點(diǎn)，各氣體物質(zhì)的量分別相等；
c．反應(yīng)前后氣體體積不變，壓強(qiáng)變化對平衡無影響；
d．b點(diǎn)比d點(diǎn)時(shí)生成物CO₂體積分?jǐn)?shù)大，說明進(jìn)行的程度大，則化學(xué)平衡常數(shù)：K_b＞K_d；
（3）①用Na₂SO₃溶液吸收SO₂時(shí)，隨著吸收的增多，溶液由堿性逐漸變?yōu)樗嵝裕?br />HSO₃^-的電離常數(shù)=

c(SO32-)×c(H+)

c(HSO3-)

，依此進(jìn)行計(jì)算；
②吸收液呈中性時(shí)，溶質(zhì)為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉，電離與水解的程度相等依此進(jìn)行判斷．

解答： 解：（1）①b是化合反應(yīng)，所有原子都進(jìn)入產(chǎn)品，故原子利用率最高，故答案為：b；
②a．（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）?2NH₄HCO₃（aq）
b.2NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?（NH₄）₂CO₃（aq）
c．NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?NH₄HCO₃（ag）
c×2-b得：（NH₄）₂CO₃ （aq）+H₂O （l）+CO₂ （g）?2NH₄HCO₃ （aq）△H_a=2△H_c-△H_b；
故答案為：2△H_c-△H_b；
（2）①5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）；由圖象可知：d曲線反應(yīng)速率快，溫度高，但CO₂的體積分?jǐn)?shù)小，即升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
故答案為：放熱；
②）①a點(diǎn)時(shí)：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量/mol    4                 0
轉(zhuǎn)化量/mol    x                 x
a點(diǎn)量/mol    4-x                x
根據(jù)a點(diǎn)時(shí)CO₂的體積分?jǐn)?shù)φ（CO₂）=

x

4

=0.30，得x=1.2mol
則從反應(yīng)開始至a點(diǎn)時(shí)的反應(yīng)速率為v（CO）=

1.2mol

2L×0.5min

=1.2mol?L^-1?min^-1，
      b點(diǎn)時(shí)：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量/mol    4                 0
轉(zhuǎn)化量/mol    y                 y
b點(diǎn)量/mol    4-y                y
根據(jù)b點(diǎn)時(shí)CO₂的體積分?jǐn)?shù)φ（CO₂）=

y

4

=0.80，得y=3.2mol，c（CO）=0.4mol?L^-1，c（CO₂）=1.6mol?L^-1
b點(diǎn)時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K_b=

c(CO2)5

c(CO)5

=

1．65

0．45

=1024，
故答案為：1.2mol?L^-1?min^-1；1024；
③A．因?yàn)闂l件為恒容，而反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，所以容器內(nèi)氣體密度不變時(shí)，表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．c點(diǎn)為交點(diǎn)，氣體物質(zhì)的量分別相等，所以兩種溫度下，體系中混合氣體的壓強(qiáng)不等，故b錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)前后氣體體積不變，壓強(qiáng)變化對平衡無影響，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故c正確；
d．b點(diǎn)比d點(diǎn)時(shí)生成物CO₂體積分?jǐn)?shù)大，說明進(jìn)行的程度大，則化學(xué)平衡常數(shù)：K_b＞K_d，故d錯(cuò)誤；
故答案為：bd；
（3）①c（H⁺）=6.3×10^-9＜1×10^-7，故溶液顯堿性；
n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）=1：1，c（H⁺）=6.3×10^-8，
則HSO₃^-的電離常數(shù)=

c(SO32-)×c(H+)

c(HSO3-)

=6.3×10^-8 mol?L^-1，
故答案為：堿；6.3×10^-8 mol?L^-1；
②溶液顯中性，說明c（H⁺）=c（OH^-），
n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）=1：1時(shí)，c（H⁺）=6.3×10^-8，故溶液中性時(shí)，c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-），
故離子濃度為c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-）．

點(diǎn)評：本題考查綠色化學(xué)、據(jù)蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡移動(dòng)原理、電離常數(shù)及離子濃度大小的比較等知識(shí)，綜合性很強(qiáng)，難度很大．根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析電離與水解為解答本題的關(guān)鍵．