Question

能源的相互轉(zhuǎn)化和利用是科學(xué)家研究的重要課題．
（1）將水蒸氣通過紅熱的炭即可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1．
①該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的外界條件是

 

．
②在一個恒容的密閉容器中，一定溫度下發(fā)生上述反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

 

 （填相應(yīng)的編號）．
A．CO和H₂的體積分?jǐn)?shù)相同       B．1mol H-H鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O鍵
C．容器中的壓強不變           D．消耗H₂O的速率等于生成H₂的速率
（2）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，在催化劑存在下進(jìn)行反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），得到如下二組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4
2	900	2	1	0.4	1.6

①該反應(yīng)的△H

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②計算實驗2條件下平衡常數(shù)的值K=

 

．
③已知某組實驗c（CO）與反應(yīng)時間t變化曲線Ⅰ（如圖一）．若在t₀時刻將容器的體積擴(kuò)大至4L，請在答題卡圖中繪出c（CO）與反應(yīng)時間t變化曲線Ⅱ

（3）pKa表示的是弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)的負(fù)對數(shù)，即pKa=-lgKa，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖二：
①0.01mol?L^-1 NaHSO₃溶液的pH=b₁，0.01mol?L^-1 NaHCO₃溶液的pH=b₂，則b₁

 

b₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
②向10mL 0.01mol?L^-1的H₂SO₃溶液中，滴加0.01mol?L^-1 KOH溶液10mL，溶液中存在c（H⁺）＞c（OH^-），則以下四種微粒K⁺、H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃^2-，其濃度由大到小的順序為

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計算,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：化學(xué)平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）①根據(jù)△G=△H-T△S判斷，△G＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，因為△H＞0，△S＞0，要△G＜0，必須高溫條件下反應(yīng)才能自發(fā)；
②A．CO和H₂的體積分?jǐn)?shù)相同，相同而不是不變，所以可能平衡也可能未平衡；
B．1mol H-H鍵斷裂相當(dāng)2mol H-O鍵形成的同時斷裂2mol H-O鍵，正逆速率相等；
C．容器中的壓強不變，說明氣體的消耗和生成速度相等；
D．消耗H₂O的速率等于生成H₂的速率，始終相等；
（2）①第二組溫度比第一組高，反應(yīng)物物質(zhì)的量比第一組減半，但是平衡時CO₂的物質(zhì)的量比第一組的一半少，表明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
②利用三段式計算平衡時，各組分的物質(zhì)的量，該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，故利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算平衡常數(shù)；
③已知某組實驗c（CO）與反應(yīng)時間t變化曲線Ⅰ（如圖一）．若在t₀時刻將容器的體積擴(kuò)大至4L，各組分的濃度都減小，反應(yīng)速率減小，達(dá)平衡所需時間變長；
（4）①根據(jù)pKa越小，電離平衡常數(shù)Ka越大，則對應(yīng)酸的酸性就強，利用酸越弱則強堿弱酸鹽的水解程度越大來分析；
②H₂SO₃與KOH以1：1的物質(zhì)的量比反應(yīng)生成KHSO₃，利用KHSO₃溶液呈酸性，則HSO₃^-的電離大于其水解來分析．

解答： 解：（1）①根據(jù)△G=△H-T△S判斷，△G＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，因為△H＞0，△S＞0，要△G＜0，必須高溫條件下反應(yīng)才能自發(fā)，故答案為：較高溫度；
②A．CO和H₂的體積分?jǐn)?shù)相同，相同而不是不變，所以可能平衡也可能未平衡，故不選；
B．1mol H-H鍵斷裂相當(dāng)2mol H-O鍵形成的同時斷裂2mol H-O鍵，正逆速率相等，故選；
C．容器中的壓強不變，說明氣體的消耗和生成速度相等，故選；
D．消耗H₂O的速率等于生成H₂的速率，始終相等，故不選；
故選B C；
（2）①實驗1中CO的轉(zhuǎn)化率為

4mol-2.4mol

4mol

×100%=40% 實驗2中CO的轉(zhuǎn)化率為

2mol-1.6mol

2mol

×100%=20%則實驗1的轉(zhuǎn)化率大于實驗2，則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)放熱；
故答案為：＜；
②平衡時CO的物質(zhì)的量為1.6mol，則：
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
開始（mol）：2      1         0        0
變化（mol）：0.4    0.4      0.4       0.4
平衡（mol）：1.6    0.6       0.4      0.4
該反應(yīng)前后氣體體積不變，故利用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，故900℃時該反應(yīng)平衡常數(shù)k=

0.4×0.4

1.6×0.6

=0.17，
故答案為：0.17；
③已知某組實驗c（CO）與反應(yīng)時間t變化曲線Ⅰ（如圖一）．若在t₀時刻將容器的體積擴(kuò)大至4L，各組分的濃度都減小，反應(yīng)速率減小，達(dá)平衡所需時間變長，圖象為，
故答案為：；     
（4）①由pKa數(shù)據(jù)可知，亞硫酸的pKa小于碳酸，則酸性比碳酸的強，相同濃度的NaHSO₃溶液比NaHCO₃溶液中酸根離子的水解程度弱，則NaHSO₃溶液的pH小，即b_l＜b₂，故答案為：＜；
②反應(yīng)后溶液的溶質(zhì)為KHSO₃，又KHSO₃溶液呈酸性，則HSO₃^-的電離大于其水解，電離生成SO₃^2-離子，水解生成H₂SO₃，則c（K⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃），故答案為：c（K⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃）．

點評：本題考查化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)，平衡狀態(tài)判斷、平衡常數(shù)等，綜合性較大，難度中等，注意三段式解題法的運用．