Question

Ⅰ．煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)過程．
（1）將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1
一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

 

（填字母）．
a．容器中壓強不變
b．1molH-H鍵斷裂的同時斷裂2molH-O鍵
c．v_正（CO）=v_逆（H₂O）
d．c（CO）=c（H₂）
（2）一定條件下，利用CO和H₂反應(yīng)可制得甲醇：CO+2H₂?CH₃OH．圖1表示該反應(yīng)進行過程中的能量變化，圖2表示一定溫度下，在體積為2L的密閉容器中加入4molH₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化情況．

①根據(jù)上圖1，寫出在該條件下CO制備甲醇的熱化學(xué)方程式

 

．
②根據(jù)上圖2計算該溫度下反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的平衡常數(shù)

 

．
Ⅱ．25℃時，水的離子積常數(shù)K_W=

 

；
（1）該溫度下，0.01mol?L^-1的NaOH溶液的pH=

 

；
（2）在此溫度下，將pH=a的NaOH溶液V_a L與pH=b的硫酸V_b L混合．則：
①pH=a的NaOH溶液的c（OH^-）=

 

；
②pH=b的硫酸的c（H₂SO₄）=

 

；
③若所得混合液為中性，且a=12，b=2，則V_a：V_b=

 

；
④若所得混合液為中性，且a+b=13，則V_a：V_b=

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,反應(yīng)熱和焓變,酸堿混合時的定性判斷及有關(guān)ph的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：Ⅰ、（1）反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度、含量等不再發(fā)生變化，以及由此衍生的其它量不變，可由此進行判斷；
（2）依據(jù)圖象1結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫方法，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出；
（3）計算出平衡時各物質(zhì)的平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)等于生成的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積可求得平衡常數(shù)；
Ⅱ、常溫下水的離子積常數(shù)為10^-14；
（1）根據(jù)K_w=c（H⁺）×c（OH^-）計算c（H⁺）得到溶液PH；
（2）將pH=a的NaOH溶液V_a L與pH=b的硫酸V_b L混合，
①根據(jù)K_w=c（H⁺）×c（OH^-）計算c（H⁺）得到溶液PH；
②根據(jù)K_w=c（H⁺）×c（OH^-）計算c（H⁺）得到溶液PH；
若所得混合溶液為中性，且a=12，b=2，根據(jù)c（OH^-）×V_a=c（H⁺）×V_b計算；
②若所得混合溶液的pH=10，堿過量，計算出c（OH^-）與酸堿的物質(zhì)的量的關(guān)系，可計算．

解答： 解：Ⅰ、（1）C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，反應(yīng)是氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，
a．一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，隨反應(yīng)進行氣體的物質(zhì)的量增加，壓強增大，保持恒壓，容器中的壓強始終不變，不能說明反應(yīng)到達平衡，故a錯誤；
 b．1 molH-H鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O鍵，斷裂2mol H-O鍵同時生成l molH-H鍵，說明反應(yīng)到達平衡，故b正確．
c．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，v_正（CO）=v_逆（H₂O），說明水的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故c正確；
d．根據(jù)反應(yīng)可知，自始至終c（CO）=c（H₂），不能說明反應(yīng)到達平衡，故d錯誤；
故選：bc；
（2）根據(jù)上圖1在該條件下CO制備甲醇的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91KJ/mol；
故答案為：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91KJ/mol；
（3）根據(jù)平衡時CO的濃度為0.25mol/L可知，反應(yīng)消耗的H₂物質(zhì)的量為2×2L×0.75mol/L=3mol，則平衡時H₂的物質(zhì)的量濃度為0.5mol/L，甲醇平衡濃度=0.75mol/L，根據(jù)平衡常數(shù)等于生成的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積可得，K=

0.75

0.25×0．52

=12L²/mol²；
故答案為：12L²/mol²；
Ⅱ、25℃時，水的離子積常數(shù)K_W=1×10^-14；
故答案為：1×10^-14 ；
（1）該溫度下，0.01mol?L^-1的NaOH溶液中，c（H⁺）=

10-14

0.01mol/L

=10^-12mol/L，的pH=-lg10^-12=12；
故答案為：12；
（2）將pH=a的NaOH溶液V_a L與pH=b的硫酸V_b L混合，
①pH=a的NaOH溶液中，c（OH^-）=

10-14

10-a

=10^a-14mol/L；
故答案為：10^a-14mol/L；
②pH=b的硫酸中c（H⁺）=10^-bmol/L，的c（H₂SO₄）=

1

2

×10^-bmol/L=

10-b

2

mol/L；
故答案為：

10-b

2

mol/L；
③若所得混合溶液為中性，且a=12，b=2，因c（OH^-）×V_a=c（H⁺）×V_b，a=12，b=2，則0.01×V_a=0.01V_b，則V_a：V_b=1：1，故答案為：1：1；
②若所得混合液為中性，且a+b=13，依據(jù)酸堿恰好反應(yīng)的定量關(guān)系計算，10^a-14mol/L×Va=10^-bmol/L×Vb，則V_a：V_b=10^14-a-b=10；
故答案為：10：1．

點評：本題考查化學(xué)平衡移動以及平衡常數(shù)、酸堿混合的計算，題目難度中等，本題注意熱化學(xué)方程式的書寫，綜合考查學(xué)生的計算能力和分析能力，注意把握相關(guān)計算公式．