Question

I．工業(yè)上可用CO生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)

（1）“圖1”表示反應(yīng)中能量的變化，曲線   （填“a或b”）表示使用了催化劑；該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為              。
（2）若容器容積不變，下列措施可增大CO平衡轉(zhuǎn)化率的是_____。

A．升高溫度

B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大

D．再充入1 mol CO和2 mol H2

（3）其他條件不變，請(qǐng)?jiān)凇皥D2”中畫出溫度為T₂（且T₂<T₁）時(shí)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率與H₂和CO的起始組成比[n(H₂)/n(CO)]的關(guān)系曲線。

II．向BaSO₄沉淀中加入飽和碳酸鈉溶液，充分?jǐn)嚢瑁瑮壢ド蠈忧逡海�如此處理多次，可使BaSO₄全部轉(zhuǎn)化為BaCO₃，發(fā)生的反應(yīng)可表示為：BaSO₄(s)+CO₃^2－(aq)BaCO₃(s)+SO₄^2－(aq)。
（4）現(xiàn)有0.20 mol BaSO₄，加入1.0L 2.0mol/L的飽和Na₂CO₃溶液處理，假設(shè)起始的c(SO₄^2－)≈0，平衡時(shí)，K=4.0×10^－2，求達(dá)到平衡時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)化的BaSO₄的物質(zhì)的量。（寫出計(jì)算過(guò)程，計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

（16分）
（1）b（1分）   
CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  △H=－91kJ/mol (3分，方程式含狀態(tài)符號(hào)正確給1分；反應(yīng)熱2分，其中單位寫錯(cuò)扣1分，但結(jié)果或符號(hào)寫錯(cuò)不給分，可逆符號(hào)也可以寫成等號(hào))
（2）BD（4分，答對(duì)1個(gè)給2分，但錯(cuò)選不給分）
（3）如圖（2分，作圖1分，標(biāo)注1分）

（4）解：設(shè)發(fā)生轉(zhuǎn)化的BaSO₄的物質(zhì)的量為x mol ，則平衡時(shí)c(SO₄^2－)為x mol/L
BaSO₄ + CO₃^2－  BaCO₃ + SO₄^2－
起始濃度/mol?L^－1         2.0                 0
變化濃度/mol?L^－1          x                x
平衡濃度/mol?L^－1       2.0－x                x
K== = 4.0×10^－2（2分，單位無(wú)寫不扣分）
解得：x = 7.7×10^－2 （或0.077） 即發(fā)生轉(zhuǎn)化的BaSO₄的物質(zhì)的量為7.7×10^－2 mol。（2分，單位及有效數(shù)字錯(cuò)誤各扣1分）

試題分析：（1）讀圖，反應(yīng)物能量高于生成物能量，該反應(yīng)的焓變?yōu)椋?1kJ/mol，曲線b有2個(gè)峰，a只有1個(gè)峰，且前者的2個(gè)峰均低于后者的1個(gè)峰，說(shuō)明b使用了催化劑，將1個(gè)化學(xué)反應(yīng)變?yōu)?個(gè)先后或連續(xù)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，且降低了反應(yīng)的活化能，但是對(duì)總反應(yīng)的焓變無(wú)影響，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  △H=－91kJ/mol；（2）由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，其它條件相同時(shí)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則CO平衡轉(zhuǎn)化率減小，故A錯(cuò)誤；甲醇是生成物，從平衡體系移走生成物，減小生成物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；由于容器容積不變，雖然充入氦氣增大壓強(qiáng)，但是平衡體系各組分的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度均不變，所以平衡不能移動(dòng)，反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率保持不變，故C錯(cuò)誤；再充入1molCO和2molH₂，就是增大壓強(qiáng)，由于正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；（3）讀圖，橫坐標(biāo)表示氫氣和一氧化碳的起始組成比，縱坐標(biāo)表示CO的平衡轉(zhuǎn)化率；當(dāng)氫氣和一氧化碳的起始組成比為0時(shí)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為0；當(dāng)氫氣和一氧化碳的起始組成比相同且不為零時(shí)，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大；當(dāng)氫氣和一氧化碳的起始組成比增大時(shí)，增大氫氣的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大；根據(jù)上述要點(diǎn)作圖，可以畫出溫度為T₂時(shí)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨氫氣和一氧化碳的起始組成比變化的示意圖；（4）設(shè)硫酸鋇溶解的物質(zhì)的量為xmol，由于BaSO₄ + CO₃^2－  BaCO₃ + SO₄^2－中各物質(zhì)的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，則碳酸根離子、硫酸根離子的變化物質(zhì)的量均為xmol，由于飽和碳酸鈉溶液的體積為1L，由于c=n/V，則碳酸根離子、硫酸根離子的變化物質(zhì)的量濃度均為xmol/L，由此推斷該可逆反應(yīng)中有關(guān)組分的（起始、變化、平衡）濃度，則：
BaSO₄ + CO₃^2－  BaCO₃ + SO₄^2－
起始濃度/mol?L^－1         2.0                 0
變化濃度/mol?L^－1          x                x
平衡濃度/mol?L^－1       2.0－x                x
K== = 4.0×10^－2
解得：x = 7.7×10^－2 （或0.077）
即發(fā)生轉(zhuǎn)化的BaSO₄的物質(zhì)的量為7.7×10^－2 mol。