Question

【題目】CO2是一種重要的化工原料，依據(jù)題給信息，回答下列問題：

Ⅰ.碳酸鈉可利用CO2采用氨堿法生產(chǎn)

(1)碳酸鈉可作為堿使用的原因是_____________（用離子方程式表示）。

(2)已知：①2NaOH(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+H2O(g) ΔH1=127.4 kJ/mol

②NaOH(s)+CO2(g)=NaHCO3(s) ΔH2=131.5kJ/mol

反應(yīng)2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+ H2O(g) +CO2(g)的ΔH=___________ kJ/mol。

Ⅱ.在體積為2 L的密閉容器中，充入1mol/LCO2 和1mol/L H2，進行如下化學(xué)反應(yīng)：

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表：

t℃	700			800		830	1000	1200
K	0.6			0.9		1.0	1.7	2.6

回答下列問題：

(1)該反應(yīng)為____________反應(yīng)（選填吸熱、放熱）。

(2)能判斷該反應(yīng)是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_______________。

a.容器中壓強不變 b.混合氣體中 c(CO)不變

c. υ正(H2)=υ逆(H2O) d. c(CO2)=c(CO)

(3)某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，試判斷此時的溫度為____________℃。

(4)某溫度下經(jīng)2min反應(yīng)達到平衡后c(CO)=0.8mol/L，此溫度下的平衡常數(shù)為________。

Answer 1

【答案】CO32-+H2OHCO3-+OH- +135.6 吸熱 bc 830 16

【解析】

I.(1)根據(jù)鹽的水解規(guī)律分析碳酸鈉的溶液顯堿性的原因；

(2)根據(jù)蓋斯定律，將①-②×2，整理可得相應(yīng)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；

II.(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知：溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)增大，利用平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，利用化學(xué)平衡移動原理分析；

(2)該反應(yīng)混合物都是氣體，根據(jù)平衡時任何物質(zhì)的濃度及反應(yīng)速率不變分析判斷；

(3)利用濃度關(guān)系，計算化學(xué)平衡常數(shù)，然后根據(jù)溫度與平衡常數(shù)的關(guān)系判斷溫度；

(4)根據(jù)物質(zhì)的起始濃度與平衡后c(CO)=0.8mol/L，用三段式計算出各種物質(zhì)的濃度，帶入平衡常數(shù)表達式，就可以得出該溫度下的平衡常數(shù)。

(1)碳酸鈉是強堿弱酸鹽，在溶液中，CO32-發(fā)生水解反應(yīng)，消耗水電離產(chǎn)生的H+，使溶液中c(OH-)>c(H+)，水解反應(yīng)的離子方程式為：CO32-+H2OHCO3-+OH-；

(2)由蓋斯定律可知：反應(yīng)熱與途徑無關(guān)，只與物質(zhì)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，將①-②×2，整理可得相應(yīng)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+ H2O(g) +CO2(g)的ΔH=+135.6kJ/mol；

II.(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知：溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)增大，由于平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，由化學(xué)平衡移動原理可知：升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，化學(xué)平衡常數(shù)增大，說明升高溫度，平衡正向移動；

(2) a.由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積相等的反應(yīng)，因此在恒溫恒容或恒溫恒壓的條件下，容器中氣體的壓強始終不變，故不能據(jù)此判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，a錯誤；

b.混合氣體中c(CO)不變，說明物質(zhì)的消耗速率與產(chǎn)生速率相等，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，b正確；

c.在任何情況下，υ正(H2)= υ正(H2O)，若υ正(H2)=υ逆(H2O)，說明υ正(H2O)= υ逆(H2O)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，c正確；

d.c(CO2)=c(CO)時，不能說明兩者不再發(fā)生變化，反應(yīng)可能處于平衡狀態(tài)，也可能未處于平衡狀態(tài)，因此不能據(jù)此判斷是否處于平衡狀態(tài)，d錯誤；

故合理選項是bc；

(3)若某溫度下，物質(zhì)的平衡濃度關(guān)系為c(CO2)·c(H2)= c(CO)·c(H2O)，則化學(xué)平衡常數(shù)K=1，根據(jù)溫度與平衡常數(shù)的關(guān)系可知反應(yīng)溫度為：830℃；

(4)可逆反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

c起始(mol/L) 1 1 0 0

c改變(mol/L) 0.8 0.8 0.8 0.8

c平衡(mol/L) 0.2 0.2 0.8 0.8

則K==16。