Question

“C 1化學”是指以碳單質或分子中含1個碳原子的物質（如CO、CO₂、CH₄、CH₃OH、HCOOH等）為原料合成工業(yè)產品的化學工藝，對開發(fā)新能源和控制環(huán)境污染有重要意義．

（1）一定溫度下，在兩個容積均為2L的密閉容器中，分別發(fā)生反應：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．相關數(shù)據(jù)如下：

容器	甲	乙
反應物投入量	1mol CO2（g）和3mol H2（g）	1mol CH3OH（g）和1mol H2O（g）
平衡時c（CH3OH）	c1	c2
平衡時能量變化	放出29.4kJ	吸收a kJ

請回答：
①a=

 

．
②若甲中反應10s時達到平衡，則用CO₂來表示甲中反應從開始到平衡過程中的平均反應速率是

 

mol?L^-1?S^-1．
（2）甲烷的一個重要用途是制取H₂，其原理為：CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）在密閉容器中通入等物質的量濃度的CH₄與CO₂，在一定條件下發(fā)生反應，測得CH₄的平衡轉化率與溫度及壓強的關系如圖1所示，則壓強P₁

 

P₂（填“大于”或“小于”）；壓強為P₂時，在y點：v（正）

 

v（逆）（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）一定條件下，治理汽車尾氣的反應是2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H＜0．在恒溫恒容的密閉容器中通入n（NO）：n（CO）=2：1的混合氣體，發(fā)生上述反應．下列圖象如圖3正確且能說明反應在進行到t₁時刻一定達到平衡狀態(tài)的是

 

（選填字母）．
（4）甲酸（HCOOH）是一種弱酸，現(xiàn)用0.1mol?L^-1 NaOH溶液分別滴定體積均為20.00mL、濃度均為0.1mol?L^-1的鹽酸和甲酸溶液，滴定曲線如圖2：
滴定開始前，三種溶液中由水電離出的c（H⁺）最大的是

 

；V₁和V₂的關系V₁

 

V₂（填
“＞”、“=”或“＜”）；M點對應的溶液中，各離子的物質的量濃度由大到小的順序是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷,酸堿混合時的定性判斷及有關ph的計算

專題：

分析：（1）①A、B是等效平衡，則A中放出的熱量與B中吸收的熱量之和為49.0kJ；
②平衡時能量變化放出29.4kJ，求平衡時各組分的濃度，然后求平均反應速率；
（2）該反應正向為體積增大的方向，壓強越大，CH₄的轉化率越��；壓強為P₂時，在Y點反應未達到平衡，則反應正向移動；
（3）可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各組分濃度不再變化，據(jù)此進行判斷．
（4）酸和堿都對水的電離起抑制作用，酸、堿性越強，水的電離程度越�。患姿徕c顯示堿性，氯化鈉顯示中性；0.1mol?L^-1 NaOH溶液10mL和溶液體積為20.00mL0.1mol?L^-1的甲酸反應，得到的是甲酸和甲酸鈉的混合物，據(jù)此確定離子濃度大�。�

解答： 解：（1）①甲、乙是等效平衡，則甲中放出的熱量與乙中吸收的熱量之和為49.0kJ，則a=49.0kJ-29.4kJ=19.6kJ，故答案為：19.6；
②平衡時能量變化放出29.4kJ，所以反應二氧化碳的物質的量為

29.4kJ

49.0kJ

=0.6mol，所以，然后求平均反應速率v=

0.6mol 2L

10s

=0.03mol/（L?min），故答案為：0.03；
（2）該反應正向為體積增大的方向，壓強越大，CH₄的轉化率越小，已知相同溫度下，P₁條件下的轉化率大于P₂，則P₁小于P₂；壓強為P₂時，在Y點反應未達到平衡，則反應正向移動，所以v（正）大于v（逆）；
故答案為：小于；大于；
（3）當反應前后改變的物理量不變時，該可逆反應達到平衡狀態(tài)，
a中為平衡常數(shù)，平衡常數(shù)與溫度有關，溫度不變，則平衡常數(shù)始終不變，所以平衡常數(shù)不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b為物質的量隨時間的變化，一氧化氮與二氧化碳濃度相等時，各組分濃度仍然繼續(xù)變化，說明沒有達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c為CO質量分數(shù)隨時間變化，反應恰好總質量不變，則反應過程中一氧化氮與一氧化碳的物質的量之比會發(fā)生變化，當達到平衡狀態(tài)時，一氧化氮與一氧化碳的物質的量之比不再變化，故c正確；
d、反應物的轉化率不變，說明達平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：cd；
（4）0.1mol?L^-1 NaOH溶液、0.1mol?L^-1的鹽酸中氫離子和氫氧根濃度都是0.1mol/L，對水的抑制作用一樣，但是0.1mol/L甲酸溶液中氫離子濃度小于0.1mol/L，所以對水的電離抑制較小，即三種溶液中由水電離出的c（H⁺）最大的是0.1 mol?L^-1甲酸溶液；根據(jù)圖象中兩線的起點可知，Ⅰ線甲酸溶液，Ⅱ線為鹽酸溶液，甲酸和氫氧化鈉之間的反應，當恰好完全反應得到的甲酸鈉顯示堿性，要使得溶液顯示中性，pH=7，需要甲酸稍過量，所以鹽酸和氫氧化鈉恰好完全反應，得到的氯化鈉顯示中性，所以V₁＜V₂；用0.1mol?L^-1 NaOH溶液10mL和溶液體積為20.00mL0.1mol?L^-1的甲酸反應，得到的是甲酸和甲酸鈉的混合物，顯示酸性，此時離子濃度大小c（HCOO^-）＞c （Na⁺）＞c （H⁺）＞c （OH^-），
故答案為：甲酸溶液；＜；c（HCOO^-）＞c （Na⁺）＞c （H⁺）＞c （OH^-）．

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用、酸堿滴定、弱電解質的電離和鹽類的水解、化學平衡狀態(tài)的判斷等，涉及的知識點較多，題目難度中等．