Question

10．鈉是一種非�；顫姷慕饘僭�素，其單質及化合物在科研、生產中起著重要作用．
（1）利用金屬鈉和CO₂反應可制備金剛石，其相關反應的熱化學方程式如下：
4Na（g）+3CO₂（g）═2Na₂CO₃（l）+C（s，金剛石）△H=a kJ•mol^-1
CO₂（g）+4Na（g）═2Na₂O（s）+C（s，金剛石）△H=b kJ•mol^-1
反應6Na₂O（s）+2C（s，金剛石）═8Na（g）+2Na₂CO₃（l）的△H=（a-3b）kJ•mol^-1（用含a、b的代數(shù)式表示）．
（2）T℃時，體積為2L的恒容容器中加入一定量的Na₂SO₄固體和氫氣，發(fā)生如下反應：
Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）．
①若降低溫度，K值減小，則反應的△H＞0（填“＞或“＜”）．
②下列說法錯誤的是AD．
A．增加Na₂SO₄（s）的量可加快反應速率
B．當混合氣體的密度一定時，該反應達到平衡狀態(tài)
C．保持溫度不變，向平衡體系中再通入一定量的H₂，△H不變
D．其他條件不變，升高溫度，則v（正）增大，v（逆）減小，平衡右移
③若2min內反應達到平衡，此時氣體質量增加了8g，則用H₂表示的反應速率為0.125mol•L^-1•min^-1；已知反應過程中H₂的體積分數(shù)與時間的關系如上圖所示，則T℃下該反應的平衡常數(shù)為1．
④若反應達平衡后，加入一定量的H₂，再次平衡后H₂O的體積分數(shù)不變（填“增大”“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）①4Na（g）+3CO₂（g）═2Na₂CO₃（l）+C（s，金剛石）△H=a kJ•mol^-1
②CO₂（g）+4Na（g）═2Na₂O（s）+C（s，金剛石）△H=b kJ•mol^-1
由蓋斯定律可知，①-②×3得到反應6Na₂O（s）+2C（s，金剛石）═8Na（g）+2Na₂CO₃（l）；
（2）①若降低溫度，K值減小，可知降低溫度，平衡逆向移動；
②A．增加Na₂SO₄（s）的量，速率無影響；
B．當混合氣體的質量為變量，則密度為變量；
C．保持溫度不變，向平衡體系中再通入一定量的H₂，反應物濃度增大，△H與濃度無關；
D．其他條件不變，升高溫度，則v（正）、v（逆）均增大；
③若2min內反應達到平衡，此時氣體質量增加了8g，則
Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）△m
                        4                                               64
                        x                                                8
則x=$\frac{4×8}{64}$=0.5mol，
結合v=$\frac{△c}{△t}$計算速率；
由圖可知，氫氣的轉化率為50%，則轉化的氫氣為0.5mol，平衡時氫氣為0.5mol、水蒸氣為0.5mol，以此計算K；
④若反應達平衡后，加入一定量的H₂，體積溫度不變，壓強增大，但該反應為氣體體積不變的反應．

解答 解：（1）①4Na（g）+3CO₂（g）═2Na₂CO₃（l）+C（s，金剛石）△H=a kJ•mol^-1
②CO₂（g）+4Na（g）═2Na₂O（s）+C（s，金剛石）△H=b kJ•mol^-1
由蓋斯定律可知，①-②×3得到反應6Na₂O（s）+2C（s，金剛石）═8Na（g）+2Na₂CO₃（l），則△H=（a-3b）kJ/mol，
故答案為：（a-3b）；
（2）①若降低溫度，K值減小，可知降低溫度，平衡逆向移動，則正反應為吸熱反應，反應的△H＞0，故答案為：＞；
②A．增加Na₂SO₄（s）的量，速率無影響，反應速率不變，故A錯誤；
B．當混合氣體的質量為變量，則密度為變量，則混合氣體的密度一定時，該反應達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．保持溫度不變，向平衡體系中再通入一定量的H₂，反應物濃度增大，△H與濃度無關，則△H不變，故C正確；
D．該反應為吸熱反應，其他條件不變，升高溫度，則v（正）、v（逆）均增大，且平衡向右移動，故D錯誤；
故答案為：AD；
③若2min內反應達到平衡，此時氣體質量增加了8g，則
Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）△m
                        4                                               64
                        x                                                8
則x=$\frac{4×8}{64}$=0.5mol，
用H₂表示的反應速率為v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{2min}$=0.125 mol•L^-1•min^-1；
由圖可知，氫氣的轉化率為50%，則轉化的氫氣為0.5mol，平衡時氫氣為0.5mol、水蒸氣為0.5mol，則K=$\frac{（\frac{0.5mol}{2L}）^{4}}{（\frac{0.5mol}{2L}）^{4}}$=1，
故答案為：0.125 mol•L^-1•min^-1；1；
④若反應達平衡后，加入一定量的H₂，體積溫度不變，壓強增大，但該反應為氣體體積不變的反應，平衡不移動，則再次平衡后H₂O的體積分數(shù)不變，
故答案為：不變．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握平衡三段法、速率及K的計算、平衡移動為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，注意結合蓋斯定律計算反應熱，題目難度不大．