Question

10．（1）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1m³的可燃冰可轉(zhuǎn)化為160L甲烷和0.8m³的水．則可燃冰中n（CH₄）：n（H₂O）=$\frac{160}{22.4}$：$\frac{8×1{0}^{5}}{18}$（列出計算式即可）．
（2）羰基硫（COS）多產(chǎn)生于煤化工合成氣中，能引起催化劑中毒，可通過水解反應(yīng)：COS（g）+H₂O （g）?H₂S（g）+CO₂（g）△H除去．相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如表；

化學(xué)鍵	C=O（CO2）	C=O（COS）	C=S（COS）	H-S	H-O
E/kJ•mol-1	803	742	577	339	465

則△H為）=-35kJ/mol．
（3）近期太陽能利用又有新進展．利用太陽能由CO₂制取C的原理如圖1所示，若重整系統(tǒng)發(fā)生的反應(yīng)中$\frac{n（FeO）}{n（C{O}_{2}）}$=4，則重整系統(tǒng)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式4FeO+CO₂$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$C+2Fe₂O₃．
（4）NaHS可用于污水處理的沉淀劑．已知：25℃時，H₂S的電離常數(shù)K_a1=1.0×10^-7，K_a2=7.0×10^-15，反應(yīng)Hg²⁺（aq）+HS^-（aq）?HgS（s）+H⁺（aq）的平衡常數(shù)K=1.75×10³⁸，則K_sp（HgS）=4.0×10^-53．

（5）已知CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-42kJ•mol^-1，在進氣比[n（CO）：n（H₂O）]不同時，測得相應(yīng)的CO的平衡轉(zhuǎn)化率如圖2，圖中各點對應(yīng)的反應(yīng)溫度可能相同，也可能不同．圖中D、E兩點對應(yīng)的反應(yīng)溫度分別為T_D和T_E．判斷：2T_D＜T_E（填“＜”、“=”或“＞”）．
②與圖2中E點對應(yīng)的反應(yīng)溫度相同的為AG（填字母，多填倒扣分）．

Answer 1

分析 （1）標(biāo)準(zhǔn)狀況下160L甲烷物質(zhì)的量=$\frac{160L}{22.4L/mol}$，0.8m³的水為8×10⁵cm³，水的質(zhì)量8×10⁵g，據(jù)此計算物質(zhì)的量之比；
（2）COS（g）+H₂O（g）═H₂S（g）+CO₂（g）的焓變等于舊鍵斷裂吸收的能量和新鍵生成釋放能量的差；
（3）根據(jù)由CO₂制取C的太陽能工藝圖示可知，CO₂被FeO還原為C，則FeO將被氧化，根據(jù)重整系統(tǒng)發(fā)生的反應(yīng)中$\frac{n（FeO）}{n（C{O}_{2}）}$=4寫出化學(xué)方程式；
（4）反應(yīng)Hg²⁺（aq）+HS^-（aq）?HgS（s）+H⁺（aq）的平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}^{+}）}{c（H{S}^{-}）c（H{g}^{2+}）}$=$\frac{c（{H}^{+}）}{c（H{S}^{-}）c（H{g}^{2+}）}$×$\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{K{a}_{2}}{Ksp}$=1.75×10³⁸；
（5）①已知CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-42kJ•mol^-1，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進行，CO轉(zhuǎn)化率減小；
②與圖2中E點對應(yīng)的反應(yīng)溫度相同的應(yīng)是計算得到平衡常數(shù)相同的點，其中CDE點溫度EDC，AB點A＜B，F(xiàn)G點，F(xiàn)＜G，BEF起始比值不同，CO轉(zhuǎn)化率相同，結(jié)合平衡常數(shù)計算分析；

解答 解：（1）標(biāo)準(zhǔn)狀況下160L甲烷物質(zhì)的量=$\frac{160L}{22.4L/mol}$，0.8m³的水為8×10⁵cm³，水的質(zhì)量8×10⁵g，則可燃冰中n（CH₄）：n（H₂O）=$\frac{160L}{22.4L/mol}$：$\frac{8×1{0}^{5}g}{18g/mol}$=$\frac{160}{22.4}$：$\frac{8×1{0}^{5}}{18}$，
故答案為：$\frac{160}{22.4}$：$\frac{8×1{0}^{5}}{18}$；
（2）COS（g）+H₂O（g）═H₂S（g）+CO₂（g）的△H=（742+465×2）-（339+803）=-35kJ/mol，
故答案為：-35kJ/mol；
（3）由CO₂制取C的太陽能工藝圖示可知，CO₂被FeO還原為C，則FeO將被氧化，根據(jù)重整系統(tǒng)發(fā)生的反應(yīng)中$\frac{n（FeO）}{n（C{O}_{2}）}$=4，結(jié)合得失電子數(shù)守恒和質(zhì)量守恒可知反應(yīng)為：4FeO+CO₂$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$C+2Fe₂O₃，
故答案為：4FeO+CO₂$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$C+2Fe₂O₃；
（4）反應(yīng)Hg²⁺（aq）+HS^-（aq）?HgS（s）+H⁺（aq）
反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}^{+}）}{c（H{S}^{-}）c（H{g}^{2+}）}$=$\frac{c（{H}^{+}）}{c（H{S}^{-}）c（H{g}^{2+}）}$×$\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{K{a}_{2}}{Ksp}$=1.75×10³⁸，
Ksp=$\frac{7×1{0}^{-15}}{1.75×1{0}^{38}}$=4.0×10^-53，
故答案為：4.0×10^-53；
（5）①已知CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-42kJ•mol^-1，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進行，CO轉(zhuǎn)化率減小，圖中D、E兩點對應(yīng)的反應(yīng)溫度分別為T_D和T_E．D點CO轉(zhuǎn)化率大于E點CO轉(zhuǎn)化率，說明T_D＜T_E ，
故答案為：＜；   
②E點平衡常數(shù)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量             1              1                0                0
變化量             0.5         0.5                0.5             0.5
平衡量            0.5           0.5              0.5              0.5
K=1
A點平衡常數(shù)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量           1             2                0             0
變化量          $\frac{2}{3}$            $\frac{2}{3}$                 $\frac{2}{3}$            $\frac{2}{3}$          
平衡量          $\frac{1}{3}$             $\frac{4}{3}$                $\frac{2}{3}$            $\frac{2}{3}$
K=1
B點平衡常數(shù)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量         1               2                0               0
變化量         0.5             0.5            0.5            0.5
平衡量        0.5             1.5             0.5            0.5
K≠1
F點平衡常數(shù)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量         3             2                0               0
變化量       1.5           1.5             1.5             1.5
平衡量       1.5           0.5            1.5             1.5
K≠1
G點平衡常數(shù)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量          3            2                 0             0
變化量         1.2         1.2            1.2             1.2
平衡量        1.8          0.8             1 2              1.2
K=$\frac{1.2×1.2}{1.8×0.8}$=1
故與圖2中E點對應(yīng)的反應(yīng)溫度相同的為AG，
故答案為：AG；

點評 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、反應(yīng)達(dá)平衡的判斷以及平衡常數(shù)的有關(guān)計算等問題，綜合性較強，是高考的常見題型，題目難度中等．