Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，由二氧化碳制備甲醇的過程可能涉及的反應如下：

反應Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ·mol-1

反應Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2

反應Ⅲ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.77kJ·mol-1

回答下列問題：

（1）反應Ⅱ的△H2=_________________。

（2）反應Ⅲ能夠自發進行的條件是_______________ (填“較低溫度” “較高溫度”或“任何溫度” )。

（3）恒溫，恒容密閉容器中，對于反應Ⅰ，下列說法中能說明該反應達到化學平衡狀態的是______。

A．混合氣體的密度不再變化

B．混合氣體的平均相對分子質量不再變化

C．CO2、H2、CH3OH、H2O的物質的量之比為1：3：1：1

D．甲醇的百分含量不再變化

（4）對于反應Ⅰ，不同溫度對CO2的轉化率及催化劑的效率影響如圖所示，下列有關說法不正確的是__________。

A．其他條件不變，若不使用催化劑，則250℃時CO2的平衡轉化率可能位于M1

B．溫度低于250 ℃時，隨溫度升高甲醇的產率增大

C．M 點時平衡常數比N點時平衡常數大

D．實際反應應盡可能在較低的溫度下進行，以提高CO2的轉化率

（5）已知下列物質在20℃下的Ksp如下，試回答下列問題：

編號	①	②	③	④	⑤
化學式	AgCl	AgBr	AgI	Ag2S	Ag2CrO4
顏色	白色	淺黃色	黃色	黑色	紅色
Ksp	1.8×10-10	5.4×10-13	8.3×10-17	6.3×10-50	2.0×10-12

①20℃時，上述五種銀鹽飽和溶液中，Ag+物質的量濃度由大到小的順序是（填編號）____________。

②向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，當兩種沉淀共存時c(Br-)/c(Cl-)=________________。

③ 測定水體中氯化物的含量，常用標準硝酸銀法進行滴定，滴定時，應加入的指示劑是____。

A.KBr B．KI C．K2S D．K2CrO4

（6）已知25℃時Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Al(OH)3]=1.1×10-33。

①在25℃下，向濃度均為0.1 mol·L-1的AlCl3和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成______________沉淀(填化學式)。

②溶液中某離子物質的量濃度低于1.0×10-5 mol·L-1時，可認為已沉淀完全。現向一定濃度的AlCl3和FeCl3的混合溶液中逐滴加入氨水，當Fe3+剛好完全沉淀時，測定c(Al3+)=0.2mol·L-1。此時所得沉淀中___________(填“還含有”或“不含有”)Al(OH)3。

Answer 1

【答案】+41.19kJ·mol-1 較低溫度 BD ABD ⑤>①>②>③>④ ×10-2 D Al(OH)3 不含有

【解析】

（1）根據蓋斯定律對熱化學方程式進行相加減；

（2）該反應的特點是熵減、焓減，所以低溫自發；

（3）判斷平衡的建立主要看正逆反應速率是否相等，或者變量不變；

（4）看清縱橫坐標，CO2平衡轉化率隨著溫度的升高而降低，催化效率隨溫度的升高先增大后減小；

（5）①根據ksp數值一一計算出飽和溶液中銀離子濃度，再進行比較；

②利用Ksp（AgBr）和Ksp（AgCl）的表達式進行推導；

③用硝酸銀測定水體中氯化物含量，可根據溶解性大小選擇指示劑；

（6）①根據溶度積計算出開始沉淀時需要的c(OH-)，來判斷誰先沉淀；

②先算出Fe3+完全沉淀時，溶液中的c(OH-)，再依此濃度來判斷Al3+是否沉淀。

(1) 反應Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ·mol-1

反應Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2

反應Ⅲ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.77kJ·mol-1

對比三個反應式并根據蓋斯定律可知：反應II=反應I-反應III，由此可得反應II的△H2=+41.19 kJ·mol-1；

(2)該反應的△S<0，△H<0，當反應能自發時，必有△G=△H-T△S<0，此時要求溫度較低；

(3) A．由于氣體的質量、體積不變，則混合氣體的密度始終不變，密度不變就不能用來判斷該反應是否達到平衡，A項錯誤；

B．該反應是一個正向氣體分子總數減小的反應，反應向右進行，混合氣體的平均相對分子質量將變大，因此平均相對分子質量不變可說明該反應已達到平衡狀態，B項正確；

C．平衡時是各物質的濃度或含量不變，不是濃度相等，也不是成比例，C項錯誤；

D．平衡的重要特征就是各組分濃度、含量等不變。甲醇的百分含量不再變化，可說明該反應達到平衡狀態，D項正確；

所以答案選擇BD項。

(4) A．催化劑不影響平衡移動，所以其他條件不變，若不使用催化劑，則250℃時CO2平衡轉化率也一定位于曲線上的M點，不可能在M1點，A項錯誤；

B．溫度低于250℃時，隨溫度升高二氧化碳轉化率降低，則甲醇的產率減小，B項錯誤；

C．該反應正向放熱，升溫使平衡左移，平衡常數將減小，即M點時平衡常數比N點平衡常數大，C項正確；

D．溫度越低反應越慢，對生產不利，且催化劑有活性溫度（250℃左右），D項錯誤；

所以答案選擇ABD項。

(5)①AgCl飽和溶液中c（Ag+）=×10-5mol/L，AgBr飽和溶液中c（Ag+）=×10-7 mol/L，AgI飽和溶液中c（Ag+）=×10-9mol/L，Ag2S飽和溶液中c（Ag+）=2××10-17 mol/L，Ag2CrO4飽和溶液中c（Ag+）=2××10-4 mol/L，Ag+物質的量濃度由大到小的順序是Ag2CrO4>AgCl>AgBr>AgI>Ag2S，即：⑤>①>②>③>④；

②====3×10-3；

(6)①根據Al(OH)3和Cu(OH)2的溶度積常數，在25℃時，向濃度均為0.1mol/L的AlCl3和CuCl2的混合溶液中逐滴加入氨水，開始生成Al(OH)3和Cu(OH)2沉淀時需要c（OH-）的濃度分別為：和，從二者的數量級就可以看出，前者小于后者，所以Al(OH)3先沉淀析出；

②Fe3+完全沉淀時，c(OH-)3=，所以c(Al3+)×c(OH-)3=0.2×4.0×10-33=8×10-34<Ksp[Al(OH)3]，所以沒有生成Al(OH)3沉淀。