Question

【題目】碳及其化合物在工農(nóng)業(yè)上有重要作用。

（1）水煤氣是將水蒸氣通過(guò)灼熱的焦炭而生成的氣體，水煤氣的主要成分為_________

（用化學(xué)式表示）；

（2）高溫時(shí)，用CO還原MgSO4可制備高純度MgO。若在750℃時(shí)，測(cè)得氣體中含有等物質(zhì)的量的SO2、SO3，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________；

（3）二氧化碳的捕集、利用是我國(guó)能源領(lǐng)域的一個(gè)重要戰(zhàn)略方向。科學(xué)家提出由CO2制取碳的太陽(yáng)能工藝如右圖所示。

①若“重整系統(tǒng)”發(fā)生的反應(yīng)中＝6，則FexOy的化學(xué)式為____________；

②“熱分解系統(tǒng)”中每分解1mol FexOy，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為____________。

（4）工業(yè)上用CO2和H2反應(yīng)合成甲醚。

已知：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝130.8 kJ·mol－1

①一定條件下，上述合成甲醚的反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，若改變反應(yīng)的某一個(gè)條件，下列變化能說(shuō)明平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是____________（填標(biāo)號(hào)）。

a．逆反應(yīng)速率先增大后減小 b．反應(yīng)物的體積百分含量減小

c．H2的轉(zhuǎn)化率增大 d．容器中的n(CO2)/n(H2)值變小

②某壓強(qiáng)下，合成甲醚的反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率如圖所示。

T1溫度下，將4molCO2和8molH2充入2L的密閉容器中，5min后該反應(yīng)達(dá)到平衡，則0～5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OCH3)＝______________；

KA、KB、KC三者之間的大小關(guān)系為_____________。

（5）常溫下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，在該溶液中，c(NH4+)________（填“>”、“<”或“＝”）c(HCO3-；反應(yīng)NH4+＋HCO3＋H2ONH3·H2O＋H2CO3的平衡常數(shù)K＝__________。

（已知常溫下NH3·H2O的電離平衡常數(shù)Kb＝2×10－5，H2CO3的電離平衡常數(shù)K1＝4×10－7，K2＝4×10－11）

Answer 1

【答案】 CO、H2 2MgSO4 + CO 2MgO + SO2 +SO3 +CO2 Fe3O4 2mol c 0.12mol·L－1·min－1 KA＝KC＞KB > 1.25×10－3

【解析】（1）水煤氣的主要成分為CO、H2；（2）高溫時(shí)，用CO還原MgSO4可制備高純度MgO，同時(shí)還有CO2生成。若在750℃時(shí)，測(cè)得氣體中含有等物質(zhì)的量的SO2、SO3，則根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MgSO4 + CO 2MgO + SO2 +SO3 +CO2；（3）①根據(jù)流程知“重整系統(tǒng)”氧化亞鐵和二氧化碳反應(yīng)生成鐵的氧化物和碳，當(dāng)氧化亞鐵和二氧化碳的物質(zhì)的量之比為6時(shí)根據(jù)原子守恒確定FexOy的化學(xué)式為Fe3O4。②四氧化三鐵分解的方程式為Fe3O4=3FeO+1/2O2↑，因此“熱分解系統(tǒng)”中每分解1mol FexOy，生成0.5mol氧氣，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol。（4）①a．增大生成物的濃度，逆反應(yīng)速率先增大后減小，平衡逆向移動(dòng)，a錯(cuò)誤；b．減小反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)物的體積百分含量減小，平衡逆向移動(dòng)，b錯(cuò)誤；c．H2的轉(zhuǎn)化率增大，平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)，c正確；d．減小二氧化碳的濃度，平衡逆向移動(dòng)，容器中的值變小，d錯(cuò)誤，答案選c。②分析圖像知T1溫度下，將4mol CO2和8mol H2充入2 L的密閉容器中，5 min后反應(yīng)達(dá)到平衡，CO2的轉(zhuǎn)化率為60%，則參加反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量為2.4mol，生成二甲醚的物質(zhì)的量為1.2mol，則0～5 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v (CH3OCH3) =1.2mol÷(2L×5min)=0.12mol/(L·min)；③合成二甲醚的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，CO2的轉(zhuǎn)化率降低，因此溫度T2大于T1。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，則KA、KB、KC三者之間的大小關(guān)系為KA＝KC＞KB ；（5）分析題給電離常數(shù)知一水合氨的電離程度大于碳酸的一級(jí)電離程度，則碳酸氫根的水解程度大于銨離子的水解程度，則NH4HCO3溶液中，c(NH4+)＞c(HCO3-)；反應(yīng)NH4+＋HCO3-＋H2ONH3·H2O＋H2CO3的平衡常數(shù)K＝Kw/KbK1＝1.25×10-3。