Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，由CO2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：

化學式	AgCl	AgBr	AgI	Ag2S	Ag2CrO4
顏色	白色	淺黃色	貨色	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+物質的量濃由大到小的順序是____________。

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，并請寫出計算過程。

Answer 1

【答案】+41.19kJmol1 較低溫度 BD ABD Ag2CrO4＞AgCl＞AgBr＞AgI＞Ag2S 3×10-3 D Al(OH)3； 不含有

【解析】

(1)反應Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=49.58kJmol1，反應Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2，反應Ⅲ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H3=90.77kJmol1，根據蓋斯定律：Ⅱ=ⅠⅢ得反應②的△H2=+41.19kJmol1；

故答案為：+41.19kJmol1；

(2)△G=△HT△S<0時，反應能夠自發進行，該反應的△S<0、△H<0，當溫度較低時，反應Ⅲ能夠自發進行，

故答案為：較低溫度；

(3)A.由于氣體的質量、體積不變，則無論是否達到平衡狀態，混合氣體的密度都不變化，不能作為判斷是否平衡的依據，故A錯誤；

B. 反應前后氣體的物質的量不等，混合氣體的平均相對分子質量不再變化，可說明氣體的物質的量不再變化，說明達到平衡狀態，故B正確；

C. 平衡常數未知，CO2、H2、CH3OH、H2O的物質的量之比為1:3:1:1，不能判斷是否達到平衡狀態，故C錯誤；

D. 甲醇的百分含量不再變化，可說明達到平衡狀態，故D正確。

故答案為：BD；

(4)A.化學反應速率隨溫度的升高而加快，催化劑的催化效率降低，所以v(M)有可能小于v(N)，故A錯誤；

B. 溫度低于250℃時，隨溫度升高平衡逆向進行，甲醇的產率減小，故B錯誤；

C. 升高溫度二氧化碳的平衡轉化率減小，則升溫平衡逆向移動，所以M化學平衡常數大于N，故C正確；

D. 為提高CO2的轉化率，平衡正向進行，反應是放熱反應，低的溫度下進行反應，平衡正向進行，但催化劑的活性、反應速率減小，故D錯誤；

故答案為：ABD；

(5) ① 20℃時，上述五種銀鹽飽和溶液中，Ag+物質的量濃度可以計算得到：

Ksp(AgCl)=c(Ag+)×c(Cl-)=2.0×10-10，c(Ag+)=≈1.34×10-5mol/L，

Ksp(AgBr)=c(Ag+)×c(Br-)=5.4×10-13，c(Ag+)=≈7.3×10-7mol/L，

Ksp(AgI)=c(Ag+)×c(I-)=8.3×10-17，c(Ag+)=≈9.1×10-9mol/L，

Ksp(Ag2S)=c(Ag+)2×c(S2-)=c(Ag+)2×0.5×c(Ag+)=0.5×c(Ag+)3=，6.3×10-50，c(Ag+)=≈5.01×10-17mol/L；

Ksp(Ag2CrO4)=c(Ag+)2×c(CrO42-)=c(Ag+)2×12×c(Ag+)=12×c(Ag+)3=2.0×10-12，c(Ag+)=≈1.59×10-4mol/L；

所以三種銀鹽的飽和溶液中，Ag+物質的量濃度由大到小的順序是：Ag2CrO4＞AgCl＞AgBr＞AgI＞Ag2S；

故答案為：Ag2CrO4＞AgCl＞AgBr＞AgI＞Ag2S；

②向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，當兩種沉淀共存時，依據溶度積常數判斷AgBr的溶解度小于AgCl溶解度，AgCl+Br-=AgBr+Cl-，=3×10-3，

故答案為：3×10-3；

③指示劑的作用是為了準確表示反應達到了終點，所以需要現象明顯，同時不能影響反應的正常進行，根據數據可知，飽和時只有Ag2CrO4中的c(Ag+)比AgCl中的c(Ag+)大，說明在AgCl沉淀完全后再產生Ag2CrO4沉淀，其他均在AgCl之前產生沉淀，不能作為指示劑，故選D，

故答案為：D；

(6)①根據Al(OH)3、Cu(OH)2的溶度積常數，在25℃下，向濃度均為0.1molL1的AlCl3和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水， ，加入相同的濃度的氨水，則Al(OH)3最先析出，

故答案為：Al(OH)3；

②Fe3+完全沉淀時，c(OH)3==4.0×10-33，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，故答案為：不含有。