Question

7．（1）在壓強為O．1MPa條件下，容積為V L的密閉容器中，amol CO與2amol H₂在催化劑作用下反應生成甲醇．反應的化學方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），CO的平衡轉比率與溫度、壓強的關系如圖3所示，則：

①P₁＜P₂（填“＞”“＜”或“=”）．
②在其他條件不變的情況下，向容器中增加a molCO與2amol H₂．達到新平衡時．CO的轉化率增大（填“增大””減小”或“不變”．下同），平衡常數不變．
③在P₁下、100℃時，CH₃OH（g）?CO（g）十2H₂（g）的平衡常數為$\frac{{a}^{2}}{{v}^{2}}$（用含a、V的代數式
表示）．
（2）①常溫下．若將2mol NH₃（g）和l mol CO₂（g）通入1L水中．可得pH=10的溶液，則該溶液中濃度最大的陰離子是CO₃^2-；
②常溫下，將O．01mol•L^-1 NaOH溶液和0.01mol•L^-1（NH₄）₂SO₄溶液等體積混合．所得溶液pH為10，那么該混合液中c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=10^-2+10^-4-10^-10mol•L^-1（填準確代數式．不能估算）．

Answer 1

分析 （1）①相同溫度下，同一容器中，增大壓強，平衡向正反應方向移動，則CO的轉化率增大；
②溫度容積不變，向該密閉容器再增加a mol CO與 2a mol H₂，等效為開始加入2a mol CO與 4a mol H₂，體積擴大1倍，平衡后增大壓強，再壓縮恢復到原來體積，增大壓強平衡向體積減小的方向移動；平衡常數只受溫度影響，溫度不變，平衡常數不變；
③該溫度下，平衡時n（CO）=amol×（1-0.5）=0.5amol，n（CH₃OH）=c（CO）（參加反應）=amol×0.5=0.5amol，n（H₂）=2amol-2×amol×0.5=amol，則c（CO）=$\frac{0.5a}{V}$mol/L、c（CH₃OH）=$\frac{0.5a}{V}$mol/L、c（H₂）=$\frac{a}{V}$mol/L，化學平衡常數K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c{（CO）×c}^{2}（{H}_{2}）}$；
（2）①將2mol NH₃（g）和l mol CO₂（g）通入1L水中，恰好生成碳酸銨，據此分析即可；
②依據電中性原則列出式子，代入數據計算即可．

解答 解：（1）①相同溫度下，同一容器中，增大壓強，平衡向正反應方向移動，則CO的轉化率增大，根據圖象知，p₁小于p₂，故答案為：小于；
②溫度容積不變，向該密閉容器再增加a mol CO與 2a mol H₂，等效為開始加入2a mol CO與 4a mol H₂，體積擴大1倍，平衡后增大壓強，再壓縮恢復到原來體積，增大壓強平衡向體積減小的方向移動．該反應為氣體體積減小的反應，故向正反應移動，CO轉化率增大．平衡常數只受溫度影響，溫度不變，平衡常數不變．
故答案為：增大；不變；
③該溫度下，平衡時n（CO）=amol×（1-0.5）=0.5amol，n（CH₃OH）=c（CO）（參加反應）=amol×0.5=0.5amol，n（H₂）=2amol-2×amol×0.5=amol，則c（CO）=$\frac{0.5a}{V}$mol/L、c（CH₃OH）=$\frac{0.5a}{V}$mol/L、c（H₂）=$\frac{a}{V}$mol/L，化學平衡常數K=$\frac{c{（CO）×c}^{2}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$=$\frac{\frac{0.5a}{V}×（\frac{a}{V}）^{2}}{\frac{0.5a}{V}}$=$（\frac{a}{V}）^{2}$，故答案為：（$\frac{a}{V}$）²；
（2）①將2mol NH₃（g）和l mol CO₂（g）通入1L水中，恰好生成碳酸銨，化學反應方程式為：2NH₃+CO₂+H₂O=（NH₄）₂CO₃，故溶液中存在濃度最大的陰離子是碳酸根，故答案為：CO₃^2-；
②設兩種溶液體積均為V，混合后，該溶液中的陽離子是：Na⁺、NH₄⁺和H⁺，陰離子是：OH^-和SO₄^2-，依據電中性原則有：c（Na⁺）+c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），故c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-）-c（H⁺）=2×$\frac{0.01mol/L×1L}{1L+1L}$+$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-10}}$-10^-10=0.01+10^-4-10^-10=10^-2+10^-4-10^-10，故答案為：10^-2+10^-4-10^-10．

點評 本題主要考查的是可逆反應轉化率隨溫度和壓強變化的曲線，要求學生具備依據圖象所給的信息獲取分析問題的能力，還涉及平衡常數的計算、溶液中離子濃度大小比較以及電中性原則的應用，有一定難度．