Question

（1）氯氣在298K、100kPa時，在1L水中可溶解0.09mol，實驗測得溶于水的Cl₂約有三分之一與水反應(yīng)．請回答下列問題：
①該反應(yīng)的離子方程式為

 

；
②估算該反應(yīng)的平衡常數(shù)

 

（列式計算）；
③在上述平衡體系中加入少量NaOH固體，平衡將向

 

移動；
④如果增大氯氣的壓強，氯氣在水中的溶解度將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”），平衡將向

 

移動．
（2）二甲醚是一種重要的清潔燃料，可替代氟利昂作制冷劑，對臭氧層無破壞作用．工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物（水煤氣）合成二甲醚．請回答下列問題：
①利用水煤氣合成二甲醚的總反應(yīng)為：
3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）；△H=-246.4kJ?mol^-1
它可以分為兩步，反應(yīng)分別如下：4H₂（g）+2CO（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），△H₁=-205.1kJ?mol^-1
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）；△H₂=

 

．
②在一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達到平衡，只改變一個條件能同時提高反應(yīng)速率和CO轉(zhuǎn)化率的是

 

（填字母代號）．
a．降低溫度  b．加入催化劑
c．縮小容器體積  d．增加H₂的濃度
e．增加CO的濃度
③在一體積可變的密閉容器中充入3mol H₂、3mol CO、1mol  CH₃OCH₃、1mol CO₂，在一定溫度和壓強下發(fā)生反應(yīng)：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），經(jīng)一定時間達到平衡，并測得平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍．
問：a、反應(yīng)開始時正、逆反應(yīng)速率的大�。簐（正）

 

（填“＞”、“＜”或“=”）v（逆）．
b、平衡時n（CH₃OCH₃）=

 

，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率=

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,氯氣的化學(xué)性質(zhì)

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）①氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，次氯酸是弱電解質(zhì)；
②在1L水中可溶解0.09mol氯氣，近似氯氣難度為0.09mol/L；結(jié)合平衡計算平衡狀態(tài)微粒的濃度，依據(jù)平衡常數(shù)概念計算得到；
③加入氫氧化鈉，溶液中的氫氧根離子，和氫離子反應(yīng)，平衡正向進行；
④氣體溶解度隨壓強增大會增大，平衡向氣體體積減小的方向進行；
（2）①利用蓋斯定律計算；
②改變條件增大反應(yīng)速率，可以采取加入催化劑、升溫、加壓、增大濃度等措施，且提高CO的轉(zhuǎn)化率應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，結(jié)合平衡移動原理分析解答；
③a、平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍，說明混合氣體總的物質(zhì)的量減小，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行；
b、設(shè)平衡時CH₃OCH₃的物質(zhì)的量變化量為xmol，利用三段式表示出平衡時各組分的物質(zhì)的量，由平衡時密度可知，平衡后混合氣體的物質(zhì)的量為起始時的

1

1.6

，據(jù)此列方程計算解答．

解答： 解：（1）①氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，故答案為：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO；
②在1L水中可溶解0.09mol氯氣，近似氯氣濃度為0.09mol/L，
則          Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO
起始濃度：0.09    0    0     0
轉(zhuǎn)化濃度：0.03   0.03  0.03  0.03
平衡濃度：0.06   0.03  0.03  0.03
K=

C(H +)C(Cl -)C(HClO)

C(Cl 2)

=

0.03×0.03×0.03

0.06

=4.5×10^-4
故答案為：4.5×10^-4；
③在上述平衡體系中加入少量NaOH固體，會和平衡狀態(tài)下的氫離子反應(yīng)，平衡正方向進行，故答案為：正反應(yīng)方向；
④在上述平衡中加壓，平衡向氣體體積減小的反應(yīng)方向進行，平衡都向正反應(yīng)方向移動，氯氣的溶解量會增加，故答案為：增大；正反應(yīng)方向；
（2）①由3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）；△H=-246.4kJ?mol^-1Ⅰ
4H₂（g）+2CO（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），△H₁=-205.1kJ?mol^-1Ⅱ
由蓋斯定律可知，通過Ⅰ-Ⅱ可得所求反應(yīng)方程式，則△H=-246.4kJ?mol^-1+205.1kJ?mol^-1=-41.3kJ?mol^-1；
故答案為：-41.3kJ?mol^-1；
（2）a．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，但反應(yīng)速率減小，故a錯誤；
b．加入催化劑，反應(yīng)速率增大，不影響平衡移動，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故b錯誤；
c．正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，縮小容器體積，壓強增大，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；
d．增加H₂的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；
e．增加CO的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故e錯誤；
故答案為：cd；
③a、平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍，同溫同壓下體積縮小密度增大，正反應(yīng)方向混合氣體總的物質(zhì)的量減小，故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，故反應(yīng)速率V（正）＞V（逆），故答案為：＞；
b、由平衡時密度可知，平衡后混合氣體的物質(zhì)的量為起始時的

1

1.6

，平衡時總物質(zhì)的量為（3mol+3mol+1mol+1mol）×

1

1.6

=5mol，
設(shè)平衡時CH₃OCH₃的物質(zhì)的量變化量為xmol，則：
          3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
開始（mol）：3       3          1          1
變化（mol）：3x      3x         x          x 
平衡（mol）：3-3x    3-3x       1+x        1+x
所以，3-3x+3-3x+1+x+1+x=5，解得x=0.75
故平衡時n（CH₃OCH₃）=1mol+0.75mol=1.75mol，
平衡時CO的轉(zhuǎn)化率=

0.75mol×3

3mol

×100%=75%，
故答案為：1.75mol；75%．

點評：本題考查反應(yīng)熱計算、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡計算等，難度中等，（2）③中注意判斷起始與平衡時混合氣體總物質(zhì)的量關(guān)系．