Question

【題目】深入研究碳元素的化合物有重要意義，回答下列問題：

(1)在恒溫、恒容密閉容器中加入H2C2O4，發(fā)生反應：H2C2O4(s)CO2(g)+CO(g)+H2O(g)，下列敘述能說明反應已經達到平衡狀態(tài)的是________。

A．壓強不再變化

B．CO2(g)的體積分數保持不變

C．混合氣體的密度不再變化

D．混合氣體的平均摩爾質量保持不變

(2)工業(yè)上可以通過反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)制備甲醇。在一容積可變容器中充入2molCO和4molH2,CO的平衡轉 化率隨溫度(T)、壓強(P)的變化關系如圖所示。該反應的H_______0(填“>”、“<”或“＝”)，比較A點時用CO表示的正反應速率與B點時用CH3OH表示的逆反應速率的大小v正(CO)____v逆(CH3OH)(填“>”、“<”或“＝”)。若在壓強P1下達到化學平衡狀態(tài)A時，容器的體積為10L。如果反應開始時仍充入2molCO和4molH2,則在壓強P2下達到平衡狀態(tài)B時容器的體積V(B)=________L。

(3)從平衡移動的角度分析AlCl3溶液可以溶解CaCO3固體的原因是_________________

(4)常溫下，測得某CaCO3的飽和溶液pH=10.0，忽略CO32－的第二步水解，計算Ksp(CaCO3)=__________(保留三位有效數字)(已知：Ka1(H2CO3)=4.4×10-7Ka2(H2CO3)=4.7×10-11)

(5)有一種可充電電池Na-Al/FeS，電池工作時Na+的物質的量保持不變，并且用含Na+的導電固體作為電解質，已知該電池的正極反應式為2Na++FeS+2e-=Na2S+Fe, 則放電時負極反應式為____________________。該電池充電時，當轉移2mol電子時，陽極質量的變化量為______g。

Answer 1

【答案】AC < < 2 CaCO3(s) Ca2+ (aq)+ CO32－(aq)，Al3+ 水解顯酸性，溶液中H+與CO32－結合，促進CaCO3的溶解平衡向右移，使CaCO3溶解 6.91×10-9 2Na-2e-=2Na+ 46

【解析】

（1）恒容密閉容器中，保持溫度不變，

A、反應H2C2O4 （s）H2O（g）+CO（g）+CO2（g）是一個氣體體積增大的反應，恒容時，容器的壓強不再變化，說明該反應已達到化學平衡狀態(tài)，故A正確；

B、在反應H2C2O4 （s）H2O（g）+CO（g）+CO2（g）中，CO2(g)的體積分數始終保持不變，不能說明該反應已達到化學平衡狀態(tài)，故B錯誤；

C、密度=，氣體的總質量會變，體積不變，混合氣體的密度不再變化能說明該反應已達到化學平衡狀態(tài)，故C正確；

D、生成物氣體是按照固定比例生成的，氣體平均摩爾質量不發(fā)生變化，所以當氣體平均摩爾質量不再發(fā)生變化，不能說明該反應已達到化學平衡狀態(tài)，故D錯誤。

（2）根據圖象可知，溫度升高CO的平衡轉化率下降，所以為放熱反應，H<0；

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）正反應是氣體體積減小的方向，當其他條件不變時，增大壓強，平衡向正反應方向移動，CO的平衡轉化率增大，由圖可知A點CO的平衡轉化率比B點CO的平衡轉化率小，說明P1< P2，當其他條件不變時，壓強越高，反應速率越快，則v正(CO) <v逆(CH3OH)；

利用A點時CO的轉化率為50%，

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始（mol）：2 4 0

轉化（mol）：1 2 1

平衡（mol）：1 2 1

K==25

A、B兩容器溫度相同，即化學平衡常數相等，且B點時CO的轉化率為0.8，

則 CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始（mol）：2 4 0

轉化（mol）：1.6 3.2 1.6

平衡（mol）：0.4 0.8 1.6

設體積為VL，則有K=得V=2L

（3）CaCO3(s) Ca2+ (aq)+ CO32－(aq)，Al3+ 水解顯酸性，溶液中H+與CO32－結合，促進CaCO3的溶解平衡向右移，使CaCO3溶解；

（4）由Ka2（H2CO3）=4.7×10-11可知CO32-+H2OHCO3-+OH-的水解Kh=

常溫下，測得CaCO3與水形成的濁液pH為10，c（HCO3-）=c（OH-）=1×10-4，

可知c（CO32-）==

又c（Ca2+）=c/span>（CO32-）+c（HCO3-）=

Ksp（CaCO3）=c（Ca2+）×c（CO32-）=×=6.91×10-9

（5）Na性質活潑，易失去電子而被氧化，應為原電池的負極，電極方程式為2Na-2e-=2Na+；充電時，陽極發(fā)生氧化反應，電極方程式為

Na2S+Fe-2e-=2Na++FeS △m

2mol 46g

該電池充電時，當轉移2mol電子時，陽極質量的變化量為46g。