Question

在一个体积为2L的真空密闭容器中加入0.5molCaCO₃，发生反应CaCO₃(s)CaO(s)+CO₂(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如图表示，图中A表示CO₂的平衡浓度与温度的关系曲线，B表示不同温度下反应经过相同时间时CO₂的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答下列问题：

(1)该反应正反应为___(填“吸”或“放”)热反应，温度为T₅℃时，该反应耗时40s达到平衡，则T₅℃时，该反应的平衡常数数值为___。

(2)如果该反应的平衡常数K值变大，该反应___ (选填编号)。

a．一定向逆反应方向移动       b．在平衡移动时正反应速率先增大后减小

c．一定向正反应方向移动       d．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大

(3)请说明随温度的升高，曲线B向曲线A逼近的原因：___。

(4)在T₅℃下，维持温度和容器体积不变，向上述平衡体系中再充入0.5molN₂，则最后平衡时容器中的CaCO₃的质量为___ g。

(5)已知苯酚和碳酸的电离平衡常数如图所示。请写出二氧化碳通入苯酚钠溶液的化学反应离子方程式___，请用电离平衡原理解释上述反应发生的原因以及确定生成物的依据___。

物质	电离平衡常数(25℃)
C6H5OH	Ki=1.28×10^-10
H2CO3	Ki1=4.3×10^-7
Ki2=5.6×10^-11

Answer

吸热 0.2 bc 随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短 10 C6H5O-+CO2+H2O→C6H5OH+HCO3- 二氧化碳与水结合生成碳酸，且碳酸酸性比苯酚酸性强，故能生成苯酚。碳酸的电离分两步：第一步：H2CO3H++HCO3-，该步电离出的H+更容易结合C6H5O-生成酸性更弱的C6H5OH，导致第一步电离平衡正向移动，第二步电离：HCO3-H++CO32-，C6H5OH酸性大于HCO3-，所以第二步电离出的H+更容易结合CO32-而不容易结合C6H5O-，故不影响第二步电离平衡

【解析】

(1)由图象判断温度与平衡移动的影响，再判断反应中的热效应；根据化学反应方程式可知，平衡常数K=c(CO2)计算；

(2)平衡常数增大，说明平衡正向移动，结合温度对平衡常数的影响判断；

(3)根据温度对反应速率的影响判断；

(4)由于容器体积不变，平衡体系中再充入0.5molN2，平衡不移动，据此计算；

(5)由电离平衡常数可知，苯酚的酸性弱于碳酸但比碳酸氢根强，据此答题。

(1)由图象可知，随着温度的升高，CO2平衡时的浓度增大，说明平衡向正反应方向移动，所以该反应为吸热反应。根据化学反应方程式可知，平衡常数K=c(CO2)，所以T5℃时，K=c(CO2)=0.2；

(2)平衡常数增大，说明平衡正向移动，此时改变的条件为升高温度，如果该反应的平衡常数K值变大，则

a．一定向正反应方向移动，a错误；

b．在平衡移动时，由于是升高温度，所以正、逆反应速率都增大，由于该反应是吸热反应，所以平衡移动后温度会有所降低，所以正反应速率又逐渐减小，b正确；

c．一定向正反应方向移动，c正确；

d．根据b的分析可知，d错误；

故选bc；

(3)根据温度对反应速率的影响可知，随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短，所以曲线B向曲线A逼近；

(4)由于容器体积不变，平衡体系中再充入0.5molN2，平衡不移动，所以在T5℃时，n(CO2)=2L×0.2mol·L－1=0.4mol，则被分解的CaCO3的质量为100×0.4g=40g，所以平衡时容器中的CaCO3的质量为0.5mol×100g·mol－1-40g=10g；

(5)CO2入苯酚钠溶液的化学反应离子方程式为C6H5O－+CO2+H2O→C6H5OH+HCO3－，由电离平衡常数可知，苯酚的酸性弱于H2CO3但比HCO3－强，CO2与H2O结合生成H2CO3，且H2CO3酸性比苯酚酸性强，故能生成苯酚，H2CO3的电离分两步：第一步：H2CO3H＋+HCO3－，该步电离出的H＋更容易结合C6H5O－生成酸性更弱的C6H5OH，导致第一步电离平衡正向移动，第二步电离：HCO3－H＋+CO32－，C6H5OH酸性大于HCO3－，所以第二步电离出的H＋更容易结合CO32－而不容易结合C6H5O－，故不影响第二步电离平衡。