Question

10．新華社2009年10月15日?qǐng)?bào)道：全國(guó)農(nóng)村應(yīng)當(dāng)在“綠色生態(tài)-美麗多彩-低碳節(jié)能-循環(huán)發(fā)展”的理念引導(dǎo)下，更好更快地發(fā)展“中國(guó)綠色村莊”，參與“亞太國(guó)際低碳農(nóng)莊”建設(shè)．可見(jiàn)“低碳循環(huán)”已經(jīng)引起了國(guó)民的重視，試回答下列問(wèn)題：
（1）煤的氣化和液化可以提高燃料的利用率．
已知25℃，101kPa時(shí)：C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-126.4kJ•mol-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol-1
H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ•mol-1
則在25℃、101kPa時(shí)：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+115.4 kJ•mol^-1．
（2）高爐煉鐵是CO氣體的重要用途之一，其基本反應(yīng)為FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）△H＞0，已知在1100℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=0.263．
①溫度升高，化學(xué)平衡移動(dòng)后達(dá)到新的平衡，此時(shí)平衡常數(shù)K值增大（填“增大”、“減小”或“不變”）
②1100℃時(shí)測(cè)得高爐中，c（CO₂）=0.025mol•L^-1，c（CO）=0.1mol•L^-1，則在這種情況下，該反應(yīng)是否處于化學(xué)平衡狀態(tài)？否（填“是”或“否”），其判斷依據(jù)是因?yàn)镼_c=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$=0.25＜K=0.263．
（3）目前工業(yè)上可用CO₂來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇，有關(guān)反應(yīng)為CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1．現(xiàn)向體積為1L的密閉容器中充入1mol CO₂和3mol H₂，反應(yīng)過(guò)程中測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間的變化如圖所示．
①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=0.225mol/（L•min）；
②下列措施能使 $\frac{c（CH3OH）}{c（CO2）}$ 增大的是BD（填符號(hào)）．
A．升高溫度          B．再充入H₂         C．再充入CO₂
D．將H₂O（g）從體系中分離                 E．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大
（4）CO₂在自然界循環(huán)時(shí)可與CaCO₃反應(yīng)，CaCO₃是一種難溶物質(zhì)，其K_sp=2.8×10^-9．CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，現(xiàn)將等體積的CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^-4 mo1/L，則生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小濃度為．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到；
（2）①反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大；
②依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較判斷平衡移動(dòng)的方向；
（3）①依據(jù)圖象分析，達(dá)到平衡時(shí)物質(zhì)的濃度變化，結(jié)合反應(yīng)速率概念計(jì)算得到；
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1．依據(jù)平衡移動(dòng)方向分析判斷$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）}$變化；
A．升高溫度平衡逆向進(jìn)行，$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）}$減�。�
B．再充入H₂ 平衡正向進(jìn)行，$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）}$增大；
C．再充入CO₂  平衡正向進(jìn)行，$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）}$減��；
D．將H₂O（g）從體系中分離平衡正向進(jìn)行，$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）}$增大；
E．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，分壓不變，平衡不動(dòng)，$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）}$不變；
（4）Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^-4mol/L，等體積混合后溶液中c（CO₃^2-）=1×10^-4mol/L，根據(jù)Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）計(jì)算沉淀時(shí)混合溶液中c（Ca²⁺），原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍．

解答 解：（1）①C（s）+1/2O₂（g）=CO（g）△H=-126.4kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①-$\frac{②}{2}$+③得到C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+115.4 kJ•mol^-1；
則在25℃，101kPa時(shí)：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+115.4 kJ•mol^-1；
故答案為：+115.4 kJ•mol^-1；
（2）①FeO（s）+CO（g）=Fe（s）+CO₂（g）△H＞0，溫度升高，化學(xué)平衡移動(dòng)后達(dá)到新的平衡，平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大，故答案為：增大； 
②1100℃時(shí)測(cè)得高爐中，c（CO₂）=0.025mol•L^-1，c（CO）=0.1mol•L^-1，則在這種情況下，Q_c=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$=$\frac{0.025mol/L}{0.1mol/L}$=0.25＜K=0.263；反應(yīng)未達(dá)到平衡，正向進(jìn)行，故答案為：否；因?yàn)镼_c=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$=0.25＜K=0.263；
（3）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），依據(jù)圖象分析達(dá)到平衡后，c（CH₃OH）=0.75mol/L，c（CO₂）=0.25mol/L，反應(yīng)消耗的氫氣濃度c（H₂）=2.25mol/L，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225 mol/（L•min），故答案為：0.225 mol/（L•min）；
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1．依據(jù)平衡移動(dòng)方向分析判斷$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）}$變化；
A．升高溫度平衡逆向進(jìn)行，$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）}$減��；
B．再充入H₂ 平衡正向進(jìn)行，$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）}$增大；
C．再充入CO₂ 平衡正向進(jìn)行，$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）}$減小；
D．將H₂O（g）從體系中分離平衡正向進(jìn)行，$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）}$增大；
E．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，分壓不變，平衡不動(dòng)，$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）}$不變；
故答案為：BD；
（4）Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^-4mol/L，等體積混合后溶液中c（CO₃^2-）=$\frac{1}{2}$×2×10^-4mol/L=1×10^-4mol/L，根據(jù)Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=$\frac{2.8×1{0}^{-9}}{1×1{0}^{-4}}$mol/L=2.8×10^-5mol/L，原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為2×2.8×10^-5mol/L=5.6×10^-5mol/L．
故答案為：5.6×10^-5mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，平衡盤(pán)點(diǎn)和平衡常數(shù)的計(jì)算應(yīng)用，反應(yīng)速率圖象分析判斷，影響平衡因素的分析應(yīng)用，題目難度中等．