Question

新技术的开发应用，不仅有利于改善环境质量，而且能充分开发“废物”的潜在价值。

回答下列问题：

（1）用烟道气与氢气来合成甲醇涉及到如下几个反应：

①CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g)     △H=-91kJ·mol^-1

②2CO₂(g)=2CO(g)+O₂(g)     △H=+566kJ·mol^-1

③2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)     △H=-483.6kJ·mol^-1

④CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(g)+H₂O(g)∆H=__kJ·mol^-1。

（2）在容积均为2L的两个恒容密闭容器中发生反应CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，有关数据如下：

①800°C时该反应的平衡常数K=__。

②容器2中x=__，n=___。

③若800℃起始时，在2L恒容密闭容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂各1mol，则此时v_正__v_逆(填“>”“<”或“=”)。

（3）反应(NH₄)₂CO₃+H₂O+CO₂2NH₄HCO₃OH可用于捕捉空气中的CO₂，为研究温度对(NH₄)₂CO₃捕获CO₂效率的影响，在某温度T₁下，将一定量的(NH₄)₂CO₃溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO₂气体，在t时刻，测得容器中CO₂气体的浓度。然后分别在温度为T₂、T₃、T₄、T₅下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测定CO₂气体的浓度，得到的曲线图如图：

①∆H__0(填“>”“<”或“=”)。T₁~T₂区间，c(CO₂)变化的原因是___。

②已知常温下NH₃·H₂O的电离常数K=1.8×10^-5，碳酸的电离常数K₁=4.4×10^-7、K₂=4.7×10^-11，则恰好完全反应时所得的NH₄HCO₃溶液中c(H⁺)__c(OH^-)(填“>”“<”或“=”)。

③在图中所示五种温度下，该反应的平衡常数最大的温度是__。

Answer

-49.8 1 或66.7% = < T1~ T2区间，反应未平衡，温度上升反应速率加快，相同时间内捕捉的CO2越多，剩余的二氧化碳浓度就越小 < T1

【解析】

(1))已知①CO(g)+2H2 (g)═CH3OH(g)△H=-91kJ•mol-1
②2CO2 (g)═2CO(g)+O2(g)△H=+566.0 kJ•mol-1
③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6 kJ•mol-1 ．
由盖斯定律可知，①+(②+③)得CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)，△H=-91kJ•mol-1 +×(566.0 kJ•mol-1-483.6 kJ•mol-1 )=-49.8kJ•mol-1；

(2)①容器体积为2L，所以初始c(CO)=，c(H2)=；平衡时CO的转化率为，即转化mol·L-1，列三段式：

根据平衡常数的概念可知K==1；

②达到平衡时氢气的物质的量为nmol，则其浓度c(H2)=，列三段式有：

温度不变平衡常数不变，所以平衡常数K==1，解得n=mol，CO的转化率为；

③在2 L恒容密闭容器中加入CO、H2O、CO2、H2各1 mol，该反应前后气体系数之和相同，所以可用物质的量代替浓度计算，此时浓度商Q==K，所以平衡不发生移动，即v正=v逆；

(3)①T3温度之前随温度上升，反应速率加快，所以相同时间内测得的CO2浓度下降，T3温度之后，在相同时间内反应已达到平衡，温度上升，平衡左移，CO2浓度上升，说明该反应的正反应为放热反应，即∆H<0；T1~ T2区间，反应未平衡，温度上升反应速率加快，相同时间内捕捉的CO2越多，剩余的二氧化碳浓度就越小；

②铵根的水解使溶液显酸性，碳酸氢根水解使溶液显碱性，铵根的水解平衡常数Kh=，碳酸氢根的水解平衡常数Kh=，比较可知碳酸氢根的水解程度大于铵根的水解程度，所以溶液显碱性，即c(H+)