Question

近年來，碳和碳的化合物在生產生活實際中應用廣泛。
(1)在2升的密閉容器中，充有2mol CO與4mol 水蒸氣，在催化劑作用下進行如下化學反應：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，CO的轉化率和溫度t的關系如下表：

t(℃)	750	850	1000
CO%	0.7	2/3	0.5

 
1000℃時該反應的平衡常數為___________________。850℃時，向該容器中重新通入1mol CO、1.5mol H₂O、0.5mol CO₂和2molH₂，此時反應___________(填“向右進行”、“向左進行”或“處于平衡狀態(tài)”)。
(2)已知：C(s)＋O₂ (g) ===CO₂(g) △H₁=﹣393.5kJ·mol^－1
2H₂(g)＋O₂(g)=== 2H₂O(g) △H₂=﹣483.6kJ·mol^－1
C(s)＋H₂O(g)=== CO(g)＋H₂(g) △H₃=+131.3kJ·mol^－1
則CO和H₂O生成CO₂和H₂的熱化學方程式為_______________________________。
(3) 目前工業(yè)上可用CO₂來生產燃料甲醇，有關反應為：
CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH＝-49.0 kJ·mol^－1�，F向體積為1 L的密閉容器中，充入
1mol CO₂和3mol H₂，反應過程中測得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時間的變化如圖所示。

①從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v(H₂)＝_____________；
②若改變條件使平衡向正反應方向移動，則平衡常數______________(填序號)
a．可能不變    b．可能減小    c．可能增大   d．不變、減小、增大皆有可能
(4)NaHCO₃的水溶液呈堿性，其原因是(用文字敘述)_______________________。常溫下，向100mL
0.2mol/LNaHCO₃溶液中滴加amol/L的醋酸溶液，當滴加到溶液呈中性時，所用去的醋酸體積剛好也
為100mL，此時醋酸的電離常數為b， 用含b的代數式表示醋酸的濃度a=_____________________。

Answer 1

(14分，每空2分) (1)1/3，向右進行  (2)CO(g)+H₂O(g)＝CO₂(g)+H₂(g) △H＝－41.2 kJ/mol
(3)①0.225mol·L^－1·min^－1(單位和數值各1分) ②ac(對一個給1分，錯一個倒扣1分)
(4)HCO₃^－水解程度大于其電離程度。
a＝0.2(10^－7+b)/b或a＝(10^－7＋b)/5b(其他表示形式，只要正確均給分)

解析試題分析：（1）       CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)
起始濃度（mol/L）    1       2           0     0
轉化濃度（mol/L）   0.5     0.5         0.5   0.5
平衡濃度（mol/L）   0.5     1.5         0.5   0.5
因為化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據反應的化學方程式可知，該反應的平衡常數K＝＝；根據表中數據可知，升高溫度，CO的轉化率降低。這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，因此平衡常數減小，所以850℃時的平衡常數大于。850℃時，向該容器中重新通入1mol CO、1.5mol H₂O、0.5mol CO₂和2molH₂，此時Q＝＝，所以反應向右進行。
（2）根據熱化學方程式①C(s)＋O₂ (g) ===CO₂(g) △H₁=﹣393.5kJ·mol^－1、②2H₂(g)＋O₂(g)=== 2H₂O(g) △H₂=﹣483.6kJ·mol^－1、③C(s)＋H₂O(g)=== CO(g)＋H₂(g) △H₃=+131.3kJ·mol^－1并依據蓋斯定律可知①－②－③即得到CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g)，則該反應的反應熱△H＝－393.5kJ/mol＋483.6kJ/mol－131.3kJ/mol＝－41.2 kJ/mol。
（3）①根據圖像可知，反應進行到10min時，反應達到平衡狀態(tài)。此時生成甲醇的濃度是0.75mol/L，則根據方程式可知，消耗氫氣的濃度是0.75mol/L×3＝2.25mol/L，所以氫氣的反應速率v(H₂)＝2.25mol/L÷10min＝0.225mol·L^－1·min^－1。
②如果溫度不變，改變條件使平衡向正反應方向移動，則平衡常數不變；由于正反應是放熱反應，因此降低溫度平衡向正反應方向進行，平衡常數增大，因此正確的答案選ac。
（4）由于HCO₃^－的水解程度大于HCO₃^－的電離程度，所以碳酸氫鈉溶液顯堿性。醋酸的酸性強于碳酸氫鈉的，因此反應中有CO₂氣體生成。根據電荷守恒可知c(Na^＋)＋c(H^＋)＝c(OH^－)＋c(CH₃COO^－)，溶液顯中性，則c(H^＋)＝c(OH^－)＝10^－7mol/L，所以c(CH₃COO^－)＝c(Na^＋)＝0.2mol/L÷2＝0.1mol/L，所以溶液中c(CH₃COOH)＝0.5amol/L－c(CH₃COO^－)＝0.5amol/L－0.1mol/L，所以根據電離平衡常數表達式可知b＝，即b＝，解得a＝。
考點：考查平衡常數、反應熱、電離平衡常數、反應速率的計算、熱化學方程式的書寫以及外界條件對平衡狀態(tài)的影響、水解平衡和電離平衡的判斷等