Question

能源問題是當前世界各國所面臨的嚴重問題，同時全球氣候變暖，生態(tài)環(huán)境問題日益突出，開發(fā)氫能、研制燃料電池、發(fā)展低碳經(jīng)濟是化學工作者的研究方向．
I．氫氣通常用生產(chǎn)水煤氣方法制得．其中CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0．在850℃時，平衡常數(shù)K=1．
（1）若降低溫度到750℃時，達到平衡時K______1（填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）850℃時，若向一容積可變的密閉容器中同時充入1.0mol CO、3mol H₂O、1.0mol CO₂和x mol H₂，則：
①當x=5.0時，上述反應向______（填“正反應”或“逆反應”）方向進行．
②若要使上述反應開始時向正反應方向進行，則x應滿足的條件是______．
③在850℃時，若設x=5.0和x=6.0，其它物質(zhì)的投料不變，當上述反應達到平衡后，測得H₂的體積分數(shù)分別為a%、b%，則a______b（填“大于”、“小于”或“等于”）
II．已知4.6g液態(tài)乙醇完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量136kJ，1mol液態(tài)水轉化為氣體水吸收44kJ的熱量．
（3）請寫出乙醇燃燒生成氣態(tài)水的熱化學方程式______．
（4）將0.1mol乙醇在足量氧氣中燃燒，得到的氣體全部通入到100mL 3mol/L NaOH溶液中，忽略HCO^-₃的電離，則所得溶液中c（CO^2-₃）______c（HCO^-₃）（填“大于”、“小于”或“等于”，）原因是______（用文字敘述）．

Answer 1

【答案】分析：I．（1）降低溫度，平衡向放熱方向移動，該反應為放熱反應，即向正反應方向移動；
（2）反應在同一容器內(nèi)進行，體積相同，方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)都是1，所以在以下計算中均可用物質(zhì)的量數(shù)值代替濃度數(shù)值．
①求出此時的濃度商Q_c，與平衡常數(shù)相比，判斷平衡移動方向；
②用x表示出濃度商Q_c，平衡向正反應方向移動，濃度商小于平衡常數(shù)；
③增大一種生產(chǎn)物（氫氣）的體積分數(shù)，平衡向逆反應方向移動，平衡移動的結果是降低這種增大的幅度，故平衡后氫氣的體積分數(shù)還是大于原來的；
II．（3）先求出1mol液態(tài)乙醇完全燃燒生成二氧化碳和氣態(tài)水放出熱量，再根據(jù)書寫熱化學方程式的方法書寫；
（4）計算出反應生成的碳酸鈉與碳酸氫鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù) CO₃^2-與HCO₃^-水解程度判斷．
解答：解：I．（1）降低溫度，平衡向放熱方向移動，該反應為放熱反應，即向正反應方向移動，平衡常數(shù)K增大，故答案為：大于；
（2）①此時的濃度商Q_c==1.67，大于平衡常數(shù)1，故平衡向逆反應方向移動，故答案為：逆反應；
②平衡向正反應方向移動，濃度商小于平衡常數(shù)，即＜1，解得x＜3，故答案為：x＜3；
③增大一種生產(chǎn)物（氫氣）的體積分數(shù)，平衡向逆反應方向移動，平衡移動的結果是降低這種增大的幅度，故平衡后氫氣的體積分數(shù)還是大于原來的，故答案為：小于；
II．（3）4.6g乙醇的物質(zhì)的量為=0.1mol，
所以1mol液態(tài)乙醇完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量為136kJ?mol×0.1mol×10=1360kJ，
1mol液態(tài)乙醇完全燃燒生成3mol水，3mol液態(tài)水轉化為氣體水吸收熱量44kJ×3=132kJ，
所以1mol液態(tài)乙醇完全燃燒生成二氧化碳和氣態(tài)水放出熱量為1360kJ-132kJ=1228kJ，
所以乙醇燃燒生成氣態(tài)水的熱化學方程式為C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（g）△H=-1228kJ/mol，
故答案為：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（g）△H=-1228kJ/mol；
（4）令碳酸鈉的物質(zhì)的量為xmol，碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為ymol，則：
根據(jù)碳原子守恒有xmol+ymol=0.2mol，
根據(jù)鈉原子守恒有2xmol+ymol=0.1L×3mol/L，
聯(lián)立方程，解得x=0.1，y=0.1，
生成的碳酸鈉與碳酸氫鈉的物質(zhì)的量相等，CO₃^2-水解程度大于HCO₃^-水解程度，故溶液中c（CO^2-₃）小于c（HCO^-₃）．
故答案為：小于；生成的碳酸鈉與碳酸氫鈉的物質(zhì)的量相等，CO₃^2-水解程度大于HCO₃^-水解程度．
點評：注意化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與反應物濃度、是否使用催化劑無關，溫度不變，化學平衡常數(shù)不變．