Question

2．用太陽能電解水可獲得最理想的單質(zhì)燃料X，但運(yùn)輸極不方便，國外試用了如下的方法把X轉(zhuǎn)變成便于運(yùn)輸?shù)募状既剂�；將空氣通過極濃的NaOH溶液中，此時(shí)空氣中的Y有70%被吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)檎�鹽Z，當(dāng)Z達(dá)到飽和后即加入硫酸，此時(shí)溶液會(huì)放出純凈的氣體Y．一定條件下通過X與Y反應(yīng)生成甲醇．試回答以下問題：
（1）Z是Na₂CO₃（寫化學(xué)式），X和Y反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O．
（2）溫度仍為120℃，活塞可左右自由滑動(dòng)并且導(dǎo)熱，

起始時(shí)Ⅰ中X為n mol，Y為6.5 mol，CH₃OH（g）和D各為2 mol；Ⅱ中A、B、C各為4 mol．當(dāng) n 在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，均可通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度（Ⅰ和Ⅱ中溫度始終相等），使兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡，并且隔板恰好處于反應(yīng)器的正中位置．
回答下列問題：
①若 n=2.5，則1中起始時(shí)反應(yīng)向正反應(yīng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向進(jìn)行．欲使起始時(shí)反應(yīng)向該方向進(jìn)行，則 n 的取值范圍是1.5＜n＜4.5．
②若 n 分別取3.0和4.0，則在這兩種情況下，當(dāng)反應(yīng)分別達(dá)到平衡時(shí)，A的物質(zhì)的量不相等（填“相等”或“不相等”），理由是溫度不同．

Answer 1

分析 （1）水分解得到的可燃?xì)怏w為氫氣，則X為氫氣；空氣中能被NaOH吸收的氣體為CO₂，則Y為CO₂、Z為Na₂CO₃；CO₂與氫氣反應(yīng)生成甲醇；
（2）①n=2.5時(shí)，I中氣體初始物質(zhì)的量為：2.5 mol+6.5 mol+2 mol+2 mol=13 mol，Ⅱ中氣體的物質(zhì)的量始終為12 mol，如要是隔板停留在中間，左側(cè)反應(yīng)應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，以使氣體體積得到12 mol；
要使反應(yīng)向正方向進(jìn)行，左側(cè)氣體的初始物質(zhì)的量應(yīng)大于12 mol，則n mol+10.5 mol＞12 mol，同時(shí)還要滿足，當(dāng)CO₂或H₂完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物時(shí)，氣體總物質(zhì)的量應(yīng)小于12 mol，若CO₂完全轉(zhuǎn)化，生成CH₃OH和H₂O物質(zhì)的量均為6.5 mol，已經(jīng)大于12 mol，故應(yīng)為氫氣完全轉(zhuǎn)化時(shí)，氣體總物質(zhì)的量小于12 mol，則6.5 mol-$\frac{1}{3}$n mol+4 mol+$\frac{2}{3}$n mol＜12 mol，據(jù)此進(jìn)行計(jì)算；
②當(dāng)n取值3.0和4.0時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)總物質(zhì)的量不變，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率不同，結(jié)合反應(yīng)溫度不同判斷平衡時(shí)A的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）水分解得到的可燃?xì)怏w為H₂，則X為氫氣；空氣中能被NaOH吸收的氣體為CO₂，則Y為CO₂、Z為Na₂CO₃，CO₂與氫氣反應(yīng)生成甲醇的反應(yīng)為：CO₂+3H₂O=CH₃OH+H₂O，
故答案為：Na₂CO₃；CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O；
（2）①n=2.5時(shí)，I中氣體初始物質(zhì)的量為：2.5 mol+6.5 mol+2 mol+2 mol=13 mol，Ⅱ中氣體的物質(zhì)的量始終為12 mol，如要是隔板停留在中間，左側(cè)反應(yīng)應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，以使氣體體積得到12 mol；
要使反應(yīng)向正方向進(jìn)行，左側(cè)氣體的初始物質(zhì)的量應(yīng)大于12 mol，故：n mol+10.5 mol＞12 mol，即n＞1.5，同時(shí)還要滿足，當(dāng)CO₂或H₂完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物時(shí)，氣體總物質(zhì)的量應(yīng)小于12 mol，若CO₂完全轉(zhuǎn)化，生成CH₃OH和H₂O物質(zhì)的量均為6.5 mol，已經(jīng)大于12 mol，故應(yīng)為氫氣完全轉(zhuǎn)化時(shí)，氣體總物質(zhì)的量小于12 mol，則有：6.5 mol-$\frac{1}{3}$n mol+4 mol+$\frac{2}{3}$n mol＜12 mol，n＜4.5，所以n的取值范圍為：1.5＜n＜4.5，
故答案為：正反應(yīng)；1.5＜n＜4.5；
②當(dāng)n取值3.0和4.0時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)總物質(zhì)的量均為12 mol時(shí)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率不同，反應(yīng)溫度不同，故平衡時(shí)A的物質(zhì)的量不同，
故答案為：不相等；溫度不同．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡的移動(dòng)、物質(zhì)的推斷以及有關(guān)基本計(jì)算，題目難度中等，明確化學(xué)平衡及其影響為解答關(guān)鍵，注意掌握討論法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．