Question

碳及其化合物在能源、材料等方面具有广泛的用途。回答下列问题：

（1）碳酸和草酸均为二元弱酸，其电离分为两步进行，已知其电离常数的有关数据如下表：向Na₂CO₃溶液中滴加草酸溶液，开始时所发生反应的离子方程式为               。

	H2CO3	H2C2O4
K1	4.2×10^-7	5.4×10^-2
K2	5.6×10^-11	5.4×10^-5

（2）常温时，C和CO的燃烧热△H分别为－394.0 kJ·mol^-1、－283.0 kJ·mol^-1，该条件下C转化为CO的热化学方程式为                     。

（3）氢气和一氧化碳在一定条件下可合成甲醇，反应如下

2H₂(g）＋CO(g）CH₃OH(g）    △H＝Q kJ·mol^-1。

①该反应在不同温度下的化学平衡常数(K）如下表：

温度(℃）	250	300	350
K(L^2·mol^-1）	2.041	0.270	0.012

由此可判断Q          0(填“＞”、“＝”或“＜”）

②一定温度下，将6 mol H₂和2mol CO充入到体积为2 L的密闭容器中，10 min时反应达到平衡状态，此时测得c(CO）＝0.2 mol·L^-1，该温度下的平衡常数K＝         。0～10 min内，反应速率v(CH₃OH）＝             。

③在两个密闭容器中分别都充入20 mol H₂和10 mol CO，测得一氧化碳的平衡转化率随温度(T）、压强(p）的变化如下图所示：

A、B两点压强大小关系：p₁            p₂(填“＞”、“＝”或“＜”）。若A点对应容器的容积为20 L，则B点对应的容器的容积为            L。

Answer

（1）H2C2O4+2CO32-=2HCO3-+C2O42-(2分）

（2）2C(g）+O2(g）=2CO(g） △H=-222.0kJ·mol-1(2分）

（3）①<(1分） ②2.041L2·mol-2(2分） 0.08mol·L-1·min-1(2分）③<(1分）4(2分）

【解析】

试题分析：（1）由图表可知草酸的一级电离、二级电离均大于碳酸的一级、二级电离，即HC2O4-的酸性比H2CO3强，则向Na2CO3溶液中滴加草酸溶液，开始时所发生反应的离子方程式为H2C2O4+2CO32-=2HCO3-+C2O42-；

（2）①C(s）+O2(g）═CO2(g）；△H=-394kJ/mol

②CO(g）+1/2O2(g）=CO2(g）△H=-283.0kJ/mol

依据盖斯定律，①-②得可得：C燃烧生成CO的热化学方程式为：

C(s）+1/2O2(g）=CO (g）△H=-111.kJ/mol，

即：2C(g）+O2(g）—2CO(g） △H=-222.0kJ·mol-1；

（3）①温度升高，平衡常数减小，可知反应逆向进行，说明正反应为放热反应，即Q＜0；②10 min时反应达到平衡状态，此时测得c(CO）＝0.2 mol·L-1，则CO的变化浓度为2mol/2L-0.2 mol·L-1=0.8mol/L，可知H2的变化浓度为1.6mol/L，CH3OH的变化浓度为0.8mol/L，平衡时H2的浓度为6mol/2L-1.6mol/L=1.4mol/L，则该温度下的平衡常数K＝c(CH3OH）÷[c(CO）×c2(H2）]=0.8÷(0.2×1.42）=2.041，0～10 min内，反应速率v(CH3OH）＝c(CH3OH）÷10min=0.08mol·L-1·min-1；

③正反应方向为气体体积减小的方向，T1℃时比较CO的转化率，转化率越大，则压强越大，图象中PB转化率大于PA，可知PA＜PB；

③A、B两容器温度相同，即化学平衡常数相等，且B点时CO的转化率为0.8，

则 CO(g）+2H2(g）⇌CH3OH(g）

起始(mol）：10 20 0

转化(mol）：8 16 8

平衡(mol）：2 4 8

设体积为VL，则有K==4，V=4L。

考点：考查弱电解质的电离平衡的应用，反应热、化学平衡常数及反应的速率的计算及化学平衡的图像分析等。