Question

(16分)能源、环境与生产生活和社会发展密切相关。

（1）一定温度下，在两个容积均为2L的密闭容器中，分别发生反应：

容器	甲	乙
反应物投入量	1molCO2(g)和3molH2(g)	1molCH3OH(g)和1molH2O(g)
平衡时c(CH3OH)	c1	c2
平衡时能量变化	放出29.4kJ	吸收akJ

CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) △H=－49.0kJ·mol^－1。相关数据如下：

①c_l__________c₂(填“>”、“<”或“=”)，a=____________；

②该温度下反应的平衡常数K=__________；若甲中反应10s时达到平衡，则0～10s内甲中的平均反应速率v(H₂)=__________。

③下列情况能说明该反应一定达到平衡状态的是________(填字母编号)；

a．v(CO₂)_消耗=v（CH₃OH）_生成

b．气体的密度不再随时间改变

c．CO₂和CH₃OH的浓度之比不再随时间改变

d．气体的平均相对分子质量不再随时间改变

④其他条件不变，达到平衡后，下列不能提高H₂转化率的操作是________(填字母编号)。

a．降低温度    b．充入更多的H₂    c．移除甲醇    d．增大容器体积

（2）工业生产中H₂S尾气可用NaOH溶液吸收。常温下，用a mol·L^-1的NaOH溶液吸收尾气后得到的溶液中c(S^2－)=c(OH^－)，此时溶液的pH=12，则此时溶液中的溶质为_________(填化学式)，溶液中c(HS^－)=__________mol·L^-1(用含a的代数式表示，溶液体积变化忽略不计)。

Answer

（1）①＝，19.6 ；

②2.1 L2·mol－2（写成25/12也给分，单位不写不扣分），0.09 mol·L－1·s－1；

③cd ；④bd；

（2）NaOH、Na2S ，a－0.03（写a＋10－12－0.03也给分） 。

【解析】

试题分析：（1）①等效平衡，等温等容条件下，反应前后气体系数之和不相等，转化到同一半边，投入量跟原平衡投入量相等，这两个平衡是全等平衡，即c1=c2，根据等效平衡得出：29.4＋a=49.0，a=19.6；②设消耗CO2物质的量为xmol，CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H=－49.0kJ·mol－1

起始量： 1 3 0 0

变化量： x 3x x x 根据放出的热量得出x=29.4/49=0.6

平衡量：1－x 3－3x x x

K=[C(CH3OH)×c(H2O)]/[c(CO2)×c3(H2)]=2.1，v(H2)=3×0.6/(2×10)=0.09 mol·L－1·s－1；③a、用反应速率表示达到平衡状态，不同种物质表示，要求反应方向一正一逆，且反应速率之比等于其系数之比，消耗CO2和生成CH3OH是同一方向，故a不能作为达到平衡状态的标志；b、依据ρ=m/v，反应物和生成物都是气体，反应过程中气体的质量不变，条件是等温等容，v不变，故b不能作为达到化学平衡的标志；c依据化学平衡状态的定义：一定条件下，当各组分的浓度不再改变，此状态为化学平衡状态，故c能作为达到化学平衡状态的标志；d、M=m/n，m始终不变，根据反应方程式的系数，随反应进行气体的物质的量减小，n是改变的，故d能作为达到化学平衡的标志；④a、此反应是放热反应，根据勒夏特列原理，降低温度，反应向正反应移动，氢气的转化率升高，故a不符合题意；b、充入更多的氢气，反应虽然向正反应方向移动，但氢气的转化率降低，符合题意；c、移除甲醇，减少生成物的浓度，反应向正反应方向移动，氢气的转化率增大，故不符合题意；d、增大容器体积，组分浓度减小，平衡向逆反应方向移动，氢气的转化率减小，故d不符合题意；（2）假设生成Na2S，水解程度微弱，c(S2－)>c(OH－)，不符合题意，假设生成的是NaHS，pH=12说明HS－水解大于电离，c(OH－)>c(S2－)，不符合题意，综上所述反应后的溶质为Na2S、NaHS，根据电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(HS－)＋2c(S2－)，数据代入得：c(HS－)=a＋10－12＋0.03。

考点：考查等效平衡、化学平衡常数的计算、达到化学平衡状态标志的判断、勒夏特列原理、离子浓度大小等知识。