Question

17．（1）在一固定容積的密閉容器中進(jìn)行著如下反應(yīng)：
CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g） 其平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下：

t℃	700	800	850	1000	1200
K	2.6	1.7	1.0	0.9	0.6

（a）該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為：$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$；
（b）當(dāng)溫度為850℃，在2L密閉容器中通入1.0mol CO₂和1.0mol H₂，則平衡后，CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%．
（2）在微生物作用的條件下，NH₄⁺經(jīng)過兩步反應(yīng)被氧化成NO₃^-．這兩步的能量變化示意圖如下：

（a）第二步反應(yīng)是放熱反應(yīng)（選填“放熱”或“吸熱”）
（b）1molNH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^-（aq）的熱化學(xué)方程式是NH₄⁺ （aq）+2O₂（g）═NO₃^- （aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ/mol．
（3）已知：

化學(xué)式	電離平衡常數(shù)
HCN	K=4.9×10-10
H2CO3	K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11

①25℃時，測得HCN和NaCN的混合溶液的pH=11，則c（HCN）/c（CN^-）=2.0×10^-2．
②向NaCN溶液中通入少量CO₂，則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：CN^-+CO₂+H₂O=HCN+HCO₃^-．
（4）已知：K_sp（CaCO₃）=4.96×10^-9，不考慮其它因素影響，現(xiàn)將0.40mol/L的Na₂CO₃溶液和0.20mol/L的CaCl₂溶液等體積混合，則混合后溶液中Ca²⁺濃度為4.96×10^-8mol/L．

Answer 1

分析 （1）（a）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值；
（b）設(shè)參加反應(yīng)的二氧化碳為xmol，利用三段式表示出平衡時各組分的物質(zhì)的量，由于反應(yīng)前后氣體體積不變，可以用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，根據(jù)平衡常數(shù)列方程計算解答；
（2）（a）由圖可知，反應(yīng)物能量高于生成能量，故為放熱反應(yīng)；
（b）根據(jù)蓋斯定律，結(jié)合圖可知1molNH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^-（aq）放出的熱量為273kJ+73kJ=346kJ，注明聚集狀態(tài)、反應(yīng)熱，書寫熱化學(xué)方程式；
（3）①由HCN的電離平衡常數(shù)Ka=$\frac{c（{H}^{+}）•c（C{N}^{-}）}{c（HCN）}$，可知$\frac{c（HCN）}{c（C{N}^{-}）}$=$\frac{c（{H}^{+}）}{{K}_{a}}$，據(jù)此計算；
②碳酸的一級電離常數(shù)大于HCN的，二級電離常數(shù)小于HCN的，故碳酸的酸性強(qiáng)于HCN，為碳酸氫根的酸性溶于HCN，故向NaCN溶液中通入少量CO₂，反應(yīng)生成HCN與NaHCO₃；
（4）碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)后生成碳酸鈣沉淀，溶液中碳酸根剩余，計算混合溶液中剩余碳酸根離子濃度，根據(jù)Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）計算混合溶液中c（Ca²⁺）．

解答 （1）（a）可逆反應(yīng)：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），其平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$；
（b）設(shè)參加反應(yīng)的二氧化碳為xmol，則：
          CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
開始（mol）：1        1       0      0
轉(zhuǎn)化（mol）：x        x       x      x
平衡（mol）：1-x      1-x     x      x
由于反應(yīng)前后氣體體積不變，可以用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，則$\frac{x×x}{（1-x）×（1-x）}$=1，解得x=0.5，
故二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.5mol}{1mol}$×100%=50%，
故答案為：50%；
（2）（a）由圖可知，反應(yīng)物能量高于生成能量，故為放熱反應(yīng)，
故答案為：放熱；
（b）根據(jù)蓋斯定律，結(jié)合圖可知1molNH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^-（aq）放出的熱量為273kJ+73kJ=346kJ，反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：NH₄⁺ （aq）+2O₂（g）═NO₃^- （aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ/mol，
故答案為：NH₄⁺ （aq）+2O₂（g）═NO₃^- （aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ/mol；
（3）①由HCN的電離平衡常數(shù)Ka=$\frac{c（{H}^{+}）•c（C{N}^{-}）}{c（HCN）}$，可知$\frac{c（HCN）}{c（C{N}^{-}）}$=$\frac{c（{H}^{+}）}{{K}_{a}}$=$\frac{1{0}^{-11}}{4.9×1{0}^{-10}}$mol/L≈2.0×10^-2
mol/L，
故答案為：2.0×10^-2；
②碳酸的一級電離常數(shù)大于HCN的，二級電離常數(shù)小于HCN的，故碳酸的酸性強(qiáng)于HCN，為碳酸氫根的酸性溶于HCN，故向NaCN溶液中通入少量CO₂，反應(yīng)生成HCN與NaHCO₃，該反應(yīng)離子方程式為：CN^-+CO₂+H₂O=HCN+HCO₃^-，
故答案為：CN^-+CO₂+H₂O=HCN+HCO₃^-；
（4）碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)后生成碳酸鈣沉淀，溶液中碳酸根剩余，剩余碳酸根離子的物質(zhì)的量濃度約是：$\frac{0.4V-0.2V}{2V}$=0.1mol/L，根據(jù)Ksp=c（Ca²⁺）•c（CO₃^2-），可知c（Ca²⁺）=$\frac{Ksp}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=4.96×10^-8 （mol/L），
故答案為：4.96×10^-8．

點(diǎn)評 本題屬于拼合型題目，涉及化學(xué)平衡常數(shù)及有關(guān)計算、熱化學(xué)方程式書寫、電離平衡常數(shù)應(yīng)用及有關(guān)計算、溶度積有關(guān)計算，（4）中注意估算碳酸根離子濃度，難度中等．