Question

【題目】某化工廠生產(chǎn)新型清潔燃料甲醚（CH3-O-CH3）的流水線反應(yīng)原理為：在 10L 的反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=[CO][H2]/[H2O]。反應(yīng)②的熱化學(xué)方程式為：3H2（g）+3CO（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）+Q。反應(yīng)③為：CO2+NH3+H2O→NH4HCO3,完成下列填空：

（1）反應(yīng)①的方程式為______。經(jīng)3min反應(yīng)容器內(nèi)的水蒸氣從20.0mol變?yōu)?2.0mol，則此 3min 內(nèi) CO 的平均反應(yīng)速率V（CO）=______。

（2）能判斷反應(yīng)①已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的是（選填編號(hào)）______。

A．在消耗 n 摩爾氫氣的同時(shí)產(chǎn)生 n 摩爾的水

B．容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變

C．容器內(nèi)所有的物質(zhì)的總物質(zhì)的量保持不變

D．化學(xué)反應(yīng)速率：V（逆）（H2O）=V（正）（CO）

（3）已知升高溫度，反應(yīng)②的化學(xué)平衡常數(shù)會(huì)減小，則反應(yīng)②的熱化學(xué)方程式中的Q（選填“＞”或“＜”）______0。該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率V（逆）隨時(shí)間 t 變化的關(guān)系如圖一所示，則在 t2時(shí)改變的反應(yīng)條件是______。

（4）在不同溫度下，反應(yīng)容器內(nèi)甲醚（CH3OCH3）的濃度c（CH3OCH3）隨時(shí)間t 變化的狀況如圖二所示。則反應(yīng)溫度 T1（選填“＞”、“=”或“＜”）______T2。

（5）若反應(yīng)③得到的是一種純凈常見化肥的溶液。經(jīng)測(cè)定溶液中也存在 NH3H2O 分子和CO32-離子，試用化學(xué)用語(yǔ)表示產(chǎn)生這兩種微粒的原因：______，______。相同溫度下，都為 0.1mol/L的 NaHCO3溶液甲和 NH4HCO3溶液乙相比較，溶液中c（CO32-）甲（選填“＞”、“=”或“＜”）甲______乙。

Answer 1

【答案】C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g） 0.6mol/（Lmin） B、D ＞ 增大壓強(qiáng)（或壓縮反應(yīng)容器體積） ＜ NH4HCO3=NH4++HCO3-,NH4++H2ONH3H2O+H+ HCO3-H++CO32 ＞

【解析】

(1)根據(jù)反應(yīng)①的平衡常數(shù)表達(dá)式，CO和H2是生成物，H2O(g)是反應(yīng)物，再由元素守恒配平方程式，根據(jù)v=計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率；

(2)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；

(3)升高溫度，反應(yīng)②的化學(xué)平衡常數(shù)會(huì)減小，說明溫度升高不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，根據(jù)圖象，t2時(shí)刻速率突然增大，并且不斷增大，然后趨于平衡；

(4)溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快，到達(dá)平衡的時(shí)間縮短，據(jù)此判斷；

(5)根據(jù)影響鹽類水解的因素分析。

(1)根據(jù)反應(yīng)①的平衡常數(shù)表達(dá)式可知CO和H2是生成物，H2O(g)是反應(yīng)物，所以方程式為：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)；經(jīng)3min反應(yīng)容器內(nèi)的水蒸氣從20.0mol變?yōu)?/span>2.0mol，即△n(H2O)=20.0mol-2.0mol=18mol，根據(jù)方程式，則△n(CO)=△n(H2O)=18mol，所以v(CO)==0.6mol/(Lmin)，故答案為：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)；0.6mol/(Lmin)；

(2)A．在消耗n摩爾氫氣的同時(shí)產(chǎn)生n摩爾的水，整個(gè)反應(yīng)過程都是如此，不能判斷化學(xué)平衡，故A錯(cuò)誤；

B．容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量數(shù)值上=，反應(yīng)前后氣體m改變，n改變，所以容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量改變，當(dāng)其不變時(shí)可以說明化學(xué)平衡，故B正確；

C．容器內(nèi)所有的物質(zhì)的總物質(zhì)的量保持不變，由于整個(gè)反應(yīng)前后，反應(yīng)物和生成物的總物質(zhì)的量始終不變，不可以說明化學(xué)平衡，故C錯(cuò)誤；

D．反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，v正=v逆，則v(逆)(H2O)=v(正)(H2O)，根據(jù)方程式可知v(正)(CO)=v(正)(H2O)，所以v(逆)(H2O)=v(正)(CO)可以說明化學(xué)平衡，故D正確，

故答案為：B、D；

(3)升高溫度，反應(yīng)②的化學(xué)平衡常數(shù)會(huì)減小，說明溫度升高不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，正反應(yīng)放熱，所以Q＞0；根據(jù)圖象，t2時(shí)刻速率突然增大，并且不斷增大，然后趨于平衡，可判斷為增大壓強(qiáng)(或壓縮反應(yīng)容器體積)，

故答案為：＞；增大壓強(qiáng)(或壓縮反應(yīng)容器體積)；

(4)溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快，到達(dá)平衡的時(shí)間縮短，則溫度T2＞T1，

故答案為：＜；

(5)反應(yīng)③得到的是一種純凈常見化肥的溶液，產(chǎn)生NH4HCO3，溶液中也存在NH3H2O分子和CO32-離子，為NH4+水解得到NH3，HCO3-電離得到CO32-，所以有：NH4HCO3=NH4++HCO3-，NH4++H2ONH3H2O+H+，HCO3-H++CO32-，相同溫度下，都為0.1mol/L的NaHCO3溶液甲和NH4HCO3溶液乙相比較，由于雙水解促進(jìn)鹽類水解，導(dǎo)致NH4HCO3中HCO3-進(jìn)一步降低，則電離出更少的CO32-，則c(CO32-)甲＞乙，

故答案為：NH4HCO3=NH4++HCO3-，NH4++H2ONH3H2O+H+；HCO3-H++CO32-；＞。