Question

5．如圖1是某煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分，試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決下列問題：

（1）已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{C（{H}_{2}）．C（CO）}{C（{H}_{2}O）}$，它所對(duì)應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式是C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）．
（2）合成甲醇的主要反應(yīng)是2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ•mol^-1，t℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160．此溫度下，在密閉容器中開始只加入CO、H₂，反應(yīng)10min后測得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	H2	CO	CH3OH
濃度（mol•L-1）	0.2	0.1	0.4

①該時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)速率v（H₂）=0.08mol•L^-1•min^-1．
②比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小：v_正＞v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
③某溫度下反應(yīng)時(shí)H₂的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與體系總壓強(qiáng)（P）的關(guān)系如圖1所示．則平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K（A）=K（B） （填“＞”、“＜”或“=”）；
（3）一定條件下甲醇與一氧化碳反應(yīng)可以合成乙酸．通常狀況下，將amol/L的乙酸與bmol/LBa（OH）₂溶液等體積混合，反應(yīng)平衡時(shí)，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^-），用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中乙酸的電離常數(shù)為$\frac{2b×1{0}^{-7}}{a-2b}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素守恒、原子守恒知，反應(yīng)物中還有碳單質(zhì)參加反應(yīng)，據(jù)此書寫可逆反應(yīng)方程式；
（2）①先計(jì)算甲醇的反應(yīng)速率，再根據(jù)同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比計(jì)算氫氣反應(yīng)速率；
②先計(jì)算濃度商，再根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)相對(duì)大小判斷反應(yīng)方向，從而確定正逆反應(yīng)速率相對(duì)大小；
③化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變；
（3）通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba（OH）₂溶液等體積混合，溶液中溶質(zhì)為醋酸鋇和氫氧化鋇，反應(yīng)平衡時(shí)，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^-）=bmol/L，溶液中c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液呈中性，醋酸電離平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）．c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$．

解答 解：（1）根據(jù)元素守恒、原子守恒知，反應(yīng)物中還有碳單質(zhì)參加反應(yīng)，該反應(yīng)方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），
故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，l0min內(nèi)甲醇的濃度變化量為0.4mol/L，故氫氣的濃度變化量為0.4mol/L×2=0.8mol/L，故v（H₂）=$\frac{0.8mol/L}{10min}$=0.08mol/（L•min），
故答案為：0.08 mol•L^-1•min^-1；
②由表中數(shù)據(jù)可知，10min時(shí)氫氣的濃度為0.2mol/L、CO的濃度為0.1mol/L、甲醇的濃度為0.4mol/L，則此時(shí)的濃度商Qc=$\frac{0.4}{0．{2}^{2}×0.1}$=100，小于平衡常數(shù)160，故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，故V_正＞V_逆，故答案為：＞；
③化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，二者溫度相同所以其化學(xué)平衡常數(shù)相等，故答案為：=；
（3）通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba（OH）₂溶液等體積混合，溶液中溶質(zhì)為醋酸鋇和氫氧化鋇，反應(yīng)平衡時(shí)，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^-）=bmol/L，溶液中c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液呈中性，醋酸電離平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）．c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{b×1{0}^{-7}}{\frac{a}{2}-b}$=$\frac{2b×1{0}^{-7}}{a-2b}$，
故答案為：$\frac{2b×1{0}^{-7}}{a-2b}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、弱電解質(zhì)的電離等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，注意化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與壓強(qiáng)及物質(zhì)濃度都無關(guān)，注意（3）題二者混合時(shí)混合溶液體積增大導(dǎo)致溶質(zhì)濃度降低，為易錯(cuò)點(diǎn)．