Question

10．（1）工業(yè)制氫氣的一個重要反應(yīng)是：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
已知在25℃時：①C（石墨）+1/2O₂（g）=CO（g）△H₁═-111kJ/mol
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₂=-242kJ/mol
③C（石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-394kJ/mol
試計算25℃時一氧化碳與水作用轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳反應(yīng)的熱化學方程式CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol．
（2）已知上述反應(yīng)在427℃時的平衡常數(shù)是9.4．如果反應(yīng)開始時，一氧化碳和水蒸氣的濃度都是0.01mol/L，計算一氧化碳在此反應(yīng)條件下的轉(zhuǎn)化率75.4%．（保留3位有效數(shù)字）．$\frac{7πm}{12qB}$≈3.07．
（3）對于化學反應(yīng)，速率也是研究的重要內(nèi)容．在一密閉容器中充入1mol H₂和1mol I₂，壓強為p（Pa），并在一定溫度下使其發(fā)生反應(yīng)：H₂（g）+I₂（g）?2HI（g）△H＜0．達到平衡后，以下能加快反應(yīng)速率的是①⑤
①保持容器容積不變，向其中加入1mol H₂．
②保持容器容積不變，向其中加入1mol N₂（N₂不參加反應(yīng)）．
③保持容器內(nèi)氣體壓強不變，向其中加入1mol N₂（N₂不參加反應(yīng)）．
④保持容器內(nèi)氣體壓強不變，向其中加入1mol H₂和1mol I₂．
⑤提高起始的反應(yīng)溫度．
（4）2.0mol PCl₃和1.0molCl₂充入體積不變的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生下述反應(yīng)：
PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）．達平衡時，PCl₅為0.40mol，如果此時移走1.0mol PCl₃和0.5molCl₂，在相同溫度下再達平衡時PCl₅的物質(zhì)的量是C
A．0.4mol      B．0.2mol     C．小于0.2mol     D．大于0.2mol，小于0.4mol
（5）已知25℃下，醋酸溶液中存在下述關(guān)系：$R=\frac{mv}{qB}$=1.75×10^-5其中的數(shù)值是該溫度下醋酸的電離平衡常數(shù)．若醋酸的起始濃度為0.010mol/L，平衡時c（H⁺）=4.18×10-⁴mol/L．（$\sqrt{17.5}$≈4.18）
（提示：醋酸的電離常數(shù)很小，平衡時的c（CH₃COOH）可近似視為仍等于0.010mol/L）
（6）向明礬溶液中逐滴加入Ba（OH）₂溶液至硫酸根離子剛好沉淀完全時，溶液的pH＞7（填＜、＞、=）離子反應(yīng)總方程式為Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-═2BaSO₄↓+AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學方乘以適當?shù)南禂?shù)進行加減構(gòu)造目標熱化學方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)并進行相應(yīng)的加減，據(jù)此計算；
（2）依據(jù)化學平衡的三段式列式計算，平衡狀態(tài)下的物質(zhì)轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，運用平衡常數(shù)的概念列式得到；
（3）根據(jù)外界條件對化學反應(yīng)速率的影響可以作判斷；
（4）達平衡后移走1.0mol PC1₃和0.50mol C1₂，重新到達的平衡，可以等效為開始加入1.0mol PC1₃和0.50mol C1₂到達的平衡，與原平衡相比壓強減小，平衡向逆反應(yīng)移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小，故平衡時PC1₅的物質(zhì)的量小于原平衡的$\frac{1}{2}$倍；
（5）根據(jù)）c（H⁺）=$\sqrt{Kwc（C{H}_{3}COOH）}$計算；
（6）假設(shè)SO₄^2-的物質(zhì)的量為2mol，判斷完全反應(yīng)需要其它離子的物質(zhì)的量，進而書寫反應(yīng)的離子方程式，并判斷溶液的酸堿性；假設(shè)明礬的物質(zhì)的量為1mol，水溶液中Al³⁺恰好沉淀時，需氫氧根離子3mol，所以明礬與Ba（OH）₂的物質(zhì)的量之比為1：3，進而書寫反應(yīng)的離子方程式，并判斷溶液的酸堿性．

解答 解：（1）已知在25℃時：
①C（石墨）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-111kJ/mol
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₂=-242kJ/mol
③C（石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-394kJ/mol
由蓋斯定律，③-②-①得CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=△H₃-△H₂-△H₁=-394-（-242）-（-111）=-41kJ/mol，
故答案為：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol；
（2）依據(jù)化學平衡，設(shè)一氧化碳的消耗濃度為X，
                CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始量（mol/L） 0.01    0.01      0      0
變化量（mol/L） X        X        X      X
平衡量（mol/L） 0.01-X  0.0-X     X      X
平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}）c（C{O}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$=$\frac{{X}^{2}}{（0.01-X）^{2}}$=9.4
解得：X=0.00754mol/L；
一氧化碳轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.00754mol/L}{0.01mol/L}$×100%=75.4%
故答案為：75.4%；
（3）①保持容器容積不變，向其中加入1mol H₂，增加了反應(yīng)物濃度，化學反應(yīng)速率變大；
②保持容器容積不變，向其中加入1mol N₂（N₂不參加反應(yīng)），體積不變，各反應(yīng)物和生成物濃度沒變，所以化學反應(yīng)速率不變；
③保持容器內(nèi)氣體壓強不變，向其中加入1mol N₂（N₂不參加反應(yīng)），體積變大，各反應(yīng)物和生成物濃度都變小，所以化學反應(yīng)速率變小；
④保持容器內(nèi)氣體壓強不變，向其中加入1mol H₂和1mol I₂，體積變大，各物質(zhì)濃度與未加時的濃度相同，所以反應(yīng)速率不變；
⑤提高起始的反應(yīng)溫度，可以提高反應(yīng)速率；
故答案選：①⑤；
（4）達平衡后移走1.0mol PC1₃和0.50mol C1₂，重新到達的平衡，可以等效為開始加入1.0mol PC1₃和0.50mol C1₂到達的平衡，與原平衡相比壓強減小，平衡向逆反應(yīng)移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小，故平衡時PC1₅的物質(zhì)的量小于原平衡的$\frac{1}{2}$倍，即達平衡時PC1₅的物質(zhì)的量小于0.4mol×$\frac{1}{2}$=0.2mol，
故選C，
故答案為：C；
（5）（2）c（H⁺）=$\sqrt{Kwc（C{H}_{3}COOH）}$=$\sqrt{1.75×1{0}^{-5}×0.010}$mol/L=4.18×10^-4mol/L，
故答案為：4.18×10^-4mol/L；
（6）明礬的電離方程式為：KAl（SO₄）₂═K⁺+Al³⁺+2SO₄^2-，假設(shè)SO₄^2-的物質(zhì)的量為2mol，則明礬溶液中含有2molSO₄^2-，1molAl³⁺，向明礬溶液中逐滴加入Ba（OH）₂溶液至SO₄^2-剛好沉淀完全時，需要2molBa（OH）₂，即加入的Ba²⁺為2mol，OH^-為4mol，生成2molBaSO₄，1molAl³⁺與4molOH^-反應(yīng)生成1molAlO₂^-，反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-═2BaSO₄↓+AlO₂^-+2H₂O，反應(yīng)后溶液呈堿性，pH＞7；
故答案為：＞；Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-═2BaSO₄↓+AlO₂^-+2H₂O．

點評 本題主要考查了熱化學方程式的書寫、轉(zhuǎn)化率的計算、影響化學反應(yīng)速率的因素、平衡的移動、平衡常數(shù)的應(yīng)用、離子反應(yīng)的判斷等知識點，綜合性較高，難度較大，解題時要注意靈活運用化學原理的基本知識．