Question

CO₂既是温室气体，也是重要的化工原料，以CO₂为原料可合成多种有机物。

（1）CO₂可用于生产甲醇，已知：2CO₂(g)+6H₂(g) CH₂=CH₂(g)+4H₂O(g)  ΔH=QkJ/mol。一定条件下，按不同的投料比X(X=n(H₂)/n(CO₂))向某容积可变的恒压密闭容器中充入CO₂、H₂，测得不同投料比时CO₂的转化率与温度的关系如图所示。

①X₁_______X₂（填“>”或“<”，后同），Q_______0。

②图中A、B、C三点对应的平衡常数K_A、K_B、K_C的大小关系为______。

③TK时，在该容积可变的恒压密闭容器中发生上述反应，测得有关数据如下表所示：

物质的量(mol)  时间(min)	0	5	10	15	20
H2(g)	6.00	5.40	5.10	5.80	5.80
CO2(g)	2.00	1.80	1.70	1.60	1.60
CH2=CH2(g)	0	0.10	0.15	0.20	0.20

已知在10min时只改变了一个反应条件，用改变的条件可能是______。

④下列情况下能表明该反应达到平衡状态的是_____。

a.气体密度不变  b.混合气休的平均摩尔质量不变  c.消耗速率：2v(H₂O)=v(CO₂)

（3）常温下，用NaOH溶液作CO₂捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品Na₂CO₃。

① 若某次捕捉后得到pH=10的溶液，则溶液中c(CO₃^2-):c(HCO₃^-)=______ ［常温下K₁(H₂CO₃)=4.4×10^-7、K₂(H₂CO₃)=5×10^-11］。

② 欲用5L Na₂CO₃溶液将23.3 g BaSO₄固体全都转化为BaCO₃，则所用的Na₂CO₃溶液的物质的量浓度至少为_________。[已知：常温下Ksp(BaSO₄)=1×10^-7、Ksp(BaCO₃)=2.5×10^-6]。（忽略溶液体积积的变化）

Answer

> < KA>KB=KC 向体系中加入1molH2 ab 1:2 0.52mol/L

【解析】（1）①相同条件下增大氢气浓度提高二氧化碳转化率，则X1＞X2；升高温度转化率降低，这说明正反应是放热反应，则Q＜0。②平衡常数只与温度有关系，则图中A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为KA＞KB＝KC。③根据表中数据可知最终平衡时氢气的物质的量大于10min时氢气的物质的量，根据10min～15min时消耗的CO2物质的量是0.1mol可知消耗氢气是0.3mol，而15min时氢气的物质的量比10min时多0.7mol，因此改变的条件可能是向体系中加入1molH2。④a.气体质量不变，但容器容积变化，因此气体密度不变能说明反应达到平衡状态，a正确；b. 混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量和物质的量均是变化的，因此混合气休的平均摩尔质量不变能说明反应达到平衡状态，b正确；c.消耗速率：2v(H2O)＝v(CO2)不能说明正逆反应速率相等，反应没有达到平衡状态，c错误；答案选ab；（3）①若某次捕捉后得到pH＝10的溶液，则溶液中氢离子浓度是10－10mol/L，根据碳酸的第二步电离平衡常数可知溶液中c(CO32-):c(HCO3-)＝5×10-11/10－10＝1：2。②硫酸钡的物质的量是23.3g÷233g/mol＝0.1mol，消耗碳酸钠是0.1mol。根据方程式BaSO4+CO32－＝BaCO3+SO42－可知反应后溶液中硫酸根的浓度是0.1mol÷5L＝0.02mol/L，则碳酸根的浓度是，所以所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为0.5mol/L+0.1mol÷5L＝0.52mol/L。