Question

7．（1）在壓強(qiáng)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(yīng)生成甲醇．反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），CO的平衡轉(zhuǎn)比率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)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(dá)到新平衡時(shí)．CO的轉(zhuǎn)化率增大（填“增大””減小”或“不變”．下同），平衡常數(shù)不變．
③在P₁下、100℃時(shí)，CH₃OH（g）?CO（g）十2H₂（g）的平衡常數(shù)為$\frac{{a}^{2}}{{v}^{2}}$（用含a、V的代數(shù)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(zhǔn)確代數(shù)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(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則CO的轉(zhuǎn)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(kāi)始加入2a mol CO與 4a mol H₂，體積擴(kuò)大1倍，平衡后增大壓強(qiáng)，再壓縮恢復(fù)到原來(lái)體積，增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
③該溫度下，平衡時(shí)n（CO）=amol×（1-0.5）=0.5amol，n（CH₃OH）=c（CO）（參加反應(yīng)）=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(xué)平衡常數(shù)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(jù)此分析即可；
②依據(jù)電中性原則列出式子，代入數(shù)據(jù)計(jì)算即可．

解答 解：（1）①相同溫度下，同一容器中，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則CO的轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)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(kāi)始加入2a mol CO與 4a mol H₂，體積擴(kuò)大1倍，平衡后增大壓強(qiáng)，再壓縮恢復(fù)到原來(lái)體積，增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)．該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，故向正反應(yīng)移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大．平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變．
故答案為：增大；不變；
③該溫度下，平衡時(shí)n（CO）=amol×（1-0.5）=0.5amol，n（CH₃OH）=c（CO）（參加反應(yīng)）=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(xué)平衡常數(shù)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(xué)反應(yīng)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(shè)兩種溶液體積均為V，混合后，該溶液中的陽(yáng)離子是：Na⁺、NH₄⁺和H⁺，陰離子是：OH^-和SO₄^2-，依據(jù)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(diǎn)評(píng) 本題主要考查的是可逆反應(yīng)轉(zhuǎn)化率隨溫度和壓強(qiáng)變化的曲線，要求學(xué)生具備依據(jù)圖象所給的信息獲取分析問(wèn)題的能力，還涉及平衡常數(shù)的計(jì)算、溶液中離子濃度大小比較以及電中性原則的應(yīng)用，有一定難度．