Question

4．二氧化碳的捕捉和利用是能源領域的一個重要戰(zhàn)略方向．
（ 1 ） CO₂的電子式是，所含化學鍵的類型是共價鍵．
（2）工業(yè)上用 C0₂和 H₂反應合成二甲西迷（CH₃OCH₃）． 已知：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.1 kJ•mol^-1
2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24.5 kJ•mo1^-1
①CO₂ （ g）和 H₂（g）反應生成 CH₃OCH₃ （ g）和 H₂O（ g）的熱化學方程式為2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.7 kJ•mol^-1．
②一定條件下，上述合成二甲醚的反應達到平衡狀態(tài)后，若改變反應的某個條件，下列變化能說明平衡一定向正反應方向移動的是b（填標號）．
a．逆反應速率先增大后減小                b．H₂的轉化率增大
c．CO₂的體積百分含量減小                 d．容器中 c（H₂）/c（CO₂）的比值減小
③某壓強下，合成二甲醚的反應在不同溫度、不同投料比時，CO₂的平衡轉化率如圖所示．T₁溫度下，將6 mol CO₂和12mol H₂充入2 L的密閉容器中，經過5 min反應達到平衡，則 0～5 min內的平均反應速率υ（ CH₃OCH₃）=0.18 mol．L^-1min^-1；K_A、K_B、K_C三者之間的大小關系為K_A=K_C＞K_B．
（3）已知常溫下 NH₃•H₂O的電離平衡常數K=1.75 x10^-5，H₂CO₃的電離平衡常數K₁=4.4 x10^-7，K₂=4.7 x10^-11．常溫下，用氨水吸收 CO₂可得到 NH₄HCO₃溶液，NH₄HCO₃溶液呈堿性（填“酸性““中性”或“堿性”）；反應 NH₄⁺+HCO₃^-+H₂O?NH₃•H₂O+H₂CO₃的平衡常數K值為1.3×10^-3．

Answer 1

分析 （1）根據CO₂為共價化合物書寫電子式判斷所含化學鍵；
（2）①CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.1kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24.5kJ•mol^-1
①根據蓋斯定律①×2+②書寫CO₂（g）加H₂（g）轉化為CH₃OCH₃（g）和H₂O（g）的熱化學方程式；
②a．逆反應速率先增大后減小，說明平衡向逆反應方向移動；
 b．H₂的轉化率增大，說明平衡向正反應方向移動；                   
c．CO₂的體積百分含量減小，可能為減小二氧化碳的量使平衡向逆反應方向移動；
d．容器中c（H₂）/c（CO₂）的值減小，可能為減小氫氣的量使平衡向逆反應方向移動；
③T₁溫度下，將6molCO₂和12molH₂充入2L的密閉容器中，由圖象可知，5min后反應達到平衡狀態(tài)時二氧化碳轉化率為60%，則生成CH₃OCH₃為6mol×60%×$\frac{1}{2}$=1.8mol，根據平均反應速率v（CH₃OCH₃）=$\frac{△c}{△t}$；根據平衡常數僅與溫度有關比較K_A、K_B、K_C三者之間的大小關系；
（3）根據鹽類水解規(guī)律，已知NH₃．H₂O的電離平衡常數K=1.75×10^-5，H₂CO₃的電離平衡常數K₁=4.4×10^-7，K₂=4.7×10^-11，越弱越水解判斷；反應NH₄⁺+HCO₃^-+H₂O═NH₃．H₂O+H₂CO₃的平衡常數K=$\frac{c（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）c（H{\;}_{2}CO{\;}_{3}）}{c（NH{\;}_{4}{\;}^{+}）c（HCO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$=$\frac{c（H{\;}^{+}）c（OH{\;}^{-}）}{K（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）K{\;}_{1}}$進行計算．

解答 解：（1）因為CO₂為共價化合物，則電子式為，所含化學鍵為共價鍵，故答案為：；共價鍵；
（2）①CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.1kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24.5kJ•mol^-1
①根據蓋斯定律①×2+②，則CO₂（g）加H₂（g）轉化為CH₃OCH₃（g）和H₂O（g）的熱化學方程式為2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.7 kJ•mol^-1，
故答案為：2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.7 kJ•mol^-1；
②a．逆反應速率先增大后減小，說明平衡向逆反應方向移動，故不選；
b．H₂的轉化率增大，說明平衡向正反應方向移動，故選；                   
c．CO₂的體積百分含量減小，可能為減小二氧化碳的量使平衡向逆反應方向移動，故不選；
d．容器中c（H₂）/c（CO₂）的值減小，可能為減小氫氣的量使平衡向逆反應方向移動，故不選；
故選：b；
③T₁溫度下，將6molCO₂和12molH₂充入2L的密閉容器中，由圖象可知，5min后反應達到平衡狀態(tài)時二氧化碳轉化率為60%，則生成CH₃OCH₃為6mol×60%×$\frac{1}{2}$=1.8mol，所以平均反應速率v（CH₃OCH₃）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1.8mol}{2L}}{5min}$0.18 mol．L^-1min^-1；又平衡常數僅與溫度有關，所以K_A=K_C，又根據圖象在相同投料比時T₁溫度下二氧化碳轉化率大，所以T₁溫度下較T₂溫度下反應向正反應方向移動，則K_A=K_C＞K_B，
故答案為：0.18 mol．L^-1min^-1；K_A=K_C＞K_B；
（3）根據鹽類水解規(guī)律，已知NH₃．H₂O的電離平衡常數K=1.75×10^-5，H₂CO₃的電離平衡常數K₁=4.4×10^-7，K₂=4.7×10^-11，所以碳酸氫根的水解程度更大，所以NH₄HCO₃顯堿性；反應NH₄⁺+HCO₃^-+H₂O═NH₃．H₂O+H₂CO₃的平衡常數K=$\frac{c（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）c（H{\;}_{2}CO{\;}_{3}）}{c（NH{\;}_{4}{\;}^{+}）c（HCO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$=$\frac{c（H{\;}^{+}）c（OH{\;}^{-}）}{K（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）K{\;}_{1}}$=$\frac{10{\;}^{-14}}{1.75×10{\;}^{-5}×4.4×10{\;}^{-7}}$=1.3×10^-3；
故答案為：堿性；1.3×10^-3．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、蓋斯定律的應用，為高考常見題型，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意把握圖象的分析，較好的考查學生對知識的遷移應用，難度中等．