Question

（2013?淄博一模）請運用化學反應原理的相關知識研究元素及其化合物的性質．
（1）工業(yè)上一般以CO和H₂為原料合成甲醇，該反應的熱化學方程式為：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116KJ?mol^-1
又知：CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283KJ?mol^-1
      H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242KJ?mol^-1
      H₂（g）+

1

2

 O₂（g）═H₂O（g）△H₄=-286KJ?mol^-1
則甲醇的燃燒熱為

-739kJ?mol^-1

．
（2）T℃時，向2L密閉容器中充入4mol CO和6mol H₂，5min后達平衡時CH₃OH物質的量為2mol．該反應的速率v（H₂）為

0.4mol/（L?min）

；下列措施中有利于增大該反應的反應速率且提高轉化率的是

d

．
a．隨時將CH₃OH與反應混合物分離
b．降低反應溫度
c．使用高效催化劑
d．增大體系壓強
（3）在密閉容器中充有10mol CO與20mol H₂，在催化劑作用下反應生成甲醇，CO的轉化率（a）與溫度（T）、壓強（P）的關系如圖所示．
①A、C兩點都表示達到的平衡狀態(tài)，則自反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間，t_A

大于

t_c（填“大于”、“小于’’或“等于“）．
②若A點時容器的體積為10L，該溫度下B點的平衡常數(shù)K=

1

．
（4）Na₂SO₃的水溶液呈

堿

（填“酸”、“中”、‘‘堿”）性，原因是（用離子方程式表示）：

SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-

；把CaCO₃濁液滴入l.0mol/L的Na₂SO₃溶液中，能否產(chǎn)生CaSO₃沉淀？若不能，說明原因；若可行，請簡述判斷依據(jù)及轉化過程

可行，判斷依據(jù)是：由Ksp（CaSO₃）/Ksp（CaCO₃）=50知，當CaSO₃與CaCO₃的混合液中c（SO₃^2-）＞50c（CO₃^2-）時，即發(fā)生由CaCO₃向CaSO₃的轉變；轉化過程為：把CaCO₃濁液滴入0.1mol/L的Na₂SO₃溶液中時，溶液中的c（Ca²⁺）與c（SO₃^2-）之積大于Ksp（CaSO₃），生成CaSO₃沉淀，導致溶液中c（Ca²⁺）減小，使CaCO₃的沉淀溶解平衡CaCO₃?Ca²⁺+CO₃^2-，向著溶解的方向移動，導致CaCO₃溶解．

（已知：Ksp（CaSO₃）=1.4×10^-7，Ksp（CaCO_3）=2.8×10^-9）．

Answer 1

分析：（1）燃燒熱是指可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量，水為液態(tài)水，根據(jù)已知反應和目標反應，利用蓋斯定律來計算反應熱；
（2）根據(jù)速率公式計算出v（CH₃OH），然后根據(jù)反應速率之比等于化學計量數(shù)之比計算氫氣的反應速率；
根據(jù)外界條件（壓強、溫度、濃度以及使用催化劑）對化學反應速率的影響解答；
提高反應物的轉化率，應使平衡向正反應方向移動，結合方程式的特點和影響化學平衡的條件（壓強、溫度、濃度）來解答；
（3）①根據(jù)溫度對反應的影響來判斷，溫度越高，反應速率越大；
②根據(jù)圖象判斷出平衡時的各種物質的濃度，用平衡常數(shù)的表達式進行計算；
（4）Na₂SO₃為強堿弱酸鹽，亞硫酸根離子水解使溶液顯堿性；根據(jù)Ksp（CaSO₃）/Ksp（CaCO₃）=50可知，當CaSO₃與CaCO₃的混合液中c（SO₃^2-）＞50c（CO₃^2-）時，溶液中的c（Ca²⁺）與c（SO₃^2-）之積大于Ksp（CaSO₃），生成CaSO₃沉淀，導致溶液中c（Ca²⁺）減小，使CaCO₃的沉淀溶解平衡CaCO₃?Ca²⁺+CO₃^2-，向著溶解的方向移動，導致CaCO₃溶解，即發(fā)生由CaCO₃向CaSO₃的轉變．

解答：解：（1）由①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1
           ②CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1
           ③H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O （l）△H₃=-286kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律可知，②+③×2-①可得    CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （g）△H=（-283kJ?mol^-1）+（-286kJ?mol^-1）×2-（-116kJ?mol^-1）=-739kJ?mol^-1，
故答案為：-739kJ?mol^-1；
（2）由圖象可知v（CH₃OH）=

2mol 2L

5min

=0.2mol/（L?min），根據(jù)反應速率之比等于化學計量數(shù)之比可知v（H₂）=2v（CH₃OH）=2×0.25mol/（L?min）=0.4mol/（L?min），
a．隨時將CH₃OH與反應混合物分離，提高了反應物的轉化率，但沒有增大該反應的反應速率，故a錯誤；
b．降低反應溫度，平衡正向移動，提高了反應物的轉化率，但減小了該反應的反應速率，故b錯誤；
c．使用高效催化劑，平衡不移動，反應物的轉化率不變，但提高該反應的反應速率，故c錯誤；
d．增大體系壓強，平衡正向移動，提高了反應物的轉化率，同時提高了該反應的反應速率，故d正確；
故答案為：0.4 mol（L?min）^-1；d；
（3）①升高溫度，反應速率增大，反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間要少，所以反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間t_A 大于t_C，故答案為：大于；
②根據(jù)圖象可以看出，A點時CO的轉化率為50%，則平衡時各物質的量濃度為：c（CO）=0.5mol/L；c（H₂）=1mol/L；c（CH₃OH）=0.5mol/L，所以平衡常數(shù)為K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

=

0.5

12×0.5

=1；故答案為：1；
（4）Na₂SO₃為強堿弱酸鹽，亞硫酸根離子水解使溶液顯堿性，水解離子反應為：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，可行，判斷依據(jù)是：由Ksp（CaSO₃）/Ksp（CaCO₃）=50知，當CaSO₃與CaCO₃的混合液中c（SO₃^2-）＞50c（CO₃^2-）時，即發(fā)生由CaCO₃向CaSO₃的轉變；轉化過程為：把CaCO₃濁液滴入0.1mol/L的Na₂SO₃溶液中時，溶液中的c（Ca²⁺）與c（SO₃^2-）之積大于Ksp（CaSO₃），生成CaSO₃沉淀，導致溶液中c（Ca²⁺）減小，使CaCO₃的沉淀溶解平衡CaCO₃?Ca²⁺+CO₃^2-，向著溶解的方向移動，導致CaCO₃溶解．
故答案為：堿；SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-；可行，判斷依據(jù)是：由Ksp（CaSO₃）/Ksp（CaCO₃）=50知，當CaSO₃與CaCO₃的混合液中c（SO₃^2-）＞50c（CO₃^2-）時，即發(fā)生由CaCO₃向CaSO₃的轉變；轉化過程為：把CaCO₃濁液滴入0.1mol/L的Na₂SO₃溶液中時，溶液中的c（Ca²⁺）與c（SO₃^2-）之積大于Ksp（CaSO₃），生成CaSO₃沉淀，導致溶液中c（Ca²⁺）減小，使CaCO₃的沉淀溶解平衡CaCO₃?Ca²⁺+CO₃^2-，向著溶解的方向移動，導致CaCO₃溶解．

點評：本題考查化學平衡的有關知識、蓋斯定律以及鹽類的水解，本題難度不大，做題時注意外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響．