Question

4．降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，已引起了全世界的普遍重視．
（1）CO₂加氫合成DME（二甲醚）是解決能源危機的研究方向之一．
①2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.4kJ•mol^-1．
   某溫度下，將2.0molCO₂（g）和6.0molH₂（g）充入容積為2L的密閉容器中，反應到達平衡時、改變壓強和溫度，平衡體系中CH₃OCH₃（g）的物質(zhì)分數(shù)變化情況如圖所示，則p₁＞p₂（填“＞”“＜”或“=”，下同）．
若T₁、P₁，T₃、P₃時平衡常數(shù)分別為K₁、K₂，則K₁ ＜K₃，T₁、P₁時H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為57.14%．
②在恒容密閉容器里按體積比為1：3充入二氧化碳和氫氣，一定條件下反應達到平衡狀態(tài)．當改變反應的某一個條件后，下列能說明平衡一定向逆反應方向移動的是C（填序號）．
A．反應物的濃度增大         
B．混合氣體的密度減小   
C．正反應速率小于逆反應速率 
D．氫氣的轉(zhuǎn)化率減小
（2）碳酸氫鈉溶液加水稀釋，c（CO₃^2-）/c（HCO₃^-）減�。ㄌ睢霸龃蟆薄安蛔儭被颉皽p小”）．向0.1mol•L^-1的碳酸鈉溶液中通入CO₂氣體，當溶液呈中性時，c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）（填“＞”“＜”或“=”），2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）=0.2mol•L^-1（不考濾溶液體積的變化）．
（3）CO₂在自然界循環(huán)時可與CaCO₃反應，CaCO₃是一種難容物質(zhì)，其K_甲=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^-3mol•L^-1，則生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小濃度為5.6×10^-5mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）①由圖可知，溫度一定時，平衡時二甲醚的物質(zhì)的量分數(shù)：P₁＞P₂＞P₃＞P₄，而該反應正反應為氣體體積減小的反應，增大壓強平衡向正反應方向移動，二甲醚的物質(zhì)的量分數(shù)增大，根據(jù)三行式結合轉(zhuǎn)化率等于變化量和初始量的比值來計算；
②A、反應物的濃度增大，平衡可以向正反應方向移動；
B、密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應過程中氣體的質(zhì)量和容積始終是不變的；
C、正反應速率小于逆反應速率，平衡一定向逆反應方向移動；
D、氫氣的轉(zhuǎn)化率減小，但平衡不一定向逆反應方向移動；
（2）一定溫度下，碳酸氫鈉溶液中的電離常數(shù)K只受溫度的影響，溶液顯示堿性，稀釋后堿性減弱；根據(jù)溶液中的電荷守恒確定離子濃度之間的大小關系；
（3）根據(jù)沉淀溶解平衡中Ksp表達式進行計算即可．

解答 解：（1）①相同溫度下，p₁時CH₃OCH₃物質(zhì)的量分數(shù)大于p₃時CH₃OCH₃物質(zhì)的量分數(shù)，根據(jù)化學方程式，加壓平衡向右移動，所以p₁＞p₃．T₃時CH₃OCH₃物質(zhì)的量分數(shù)大于T₁時CH₃OCH₃物質(zhì)的量分數(shù)，因為該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，所以T₁＞T₃，所以K₁＜K₃；根據(jù)“三段式”進行計算，設生成的CH₃OCH₃的物質(zhì)的量為x，則
                       2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
起始物質(zhì)的量（mol）    2            6      0            0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量（mol）   2x            6x      x            3x
平衡物質(zhì)的量（mol）  2-2x          6-6x      x            3x
則$\frac{x}{8-4x}$=0.1，解得x=0.5714，H₂的平衡轉(zhuǎn)化率=$\frac{6x}{6}$×100%=57.14%，故答案為：＞；＜；57.14%；
②A、反應物的濃度增大，平衡可以向正反應方向移動，如縮小容器體積，A錯誤；
B、密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應過程中氣體的質(zhì)量和容積始終是不變的，因此混合氣體的密度始終不變，B錯誤；
C、正反應速率小于逆反應速率，平衡一定向逆反應方向移動，C正確；
D、氫氣的轉(zhuǎn)化率減小，但平衡不一定向逆反應方向移動，例如通入氫氣，氫氣的轉(zhuǎn)化率也較低，D錯誤．
故選C．
（2）一定溫度下，碳酸氫鈉溶液中的電離常數(shù)K并不因為稀釋而改變，而稀釋過程中溶液的堿性減弱，c（H⁺）增大，故比值減小；因為Na₂CO₃和NaHCO₃溶液呈堿性，所以當溶渡呈中性時，CO₂過量，溶液的溶質(zhì)為NaHCO₃和H₂CO₃，所以c（HCO₃?）＞c（CO₃²?），根據(jù)電荷守恒可得2c（CO₃²?）+c（HCO₃?）=c（Na⁺）=0.2 mo1/L．
故答案為：減�。唬�；0.2；
（3）假設生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小濃度為x，由于溶液等體積混合時各種物質(zhì)的濃度都減小一半，所以 $\frac{x}{2}$×（2×10^-4mo1/L×$\frac{1}{2}$=2.8×10^-9，x=5.6×10^-5mol/L，
故答案為：5.6×10^-5．

點評 本題綜合考查學生有關化學平衡的計算、平衡狀態(tài)的判斷、化學平衡移動原理等知識，屬于綜合知識的考查，難度中等．