Question

10．鈉是一種非�；顫姷慕饘僭�素，其單質(zhì)及化合物在科研、生產(chǎn)中起著重要作用．
（1）利用金屬鈉和CO₂反應(yīng)可制備金剛石，其相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：
4Na（g）+3CO₂（g）═2Na₂CO₃（l）+C（s，金剛石）△H=a kJ•mol^-1
CO₂（g）+4Na（g）═2Na₂O（s）+C（s，金剛石）△H=b kJ•mol^-1
反應(yīng)6Na₂O（s）+2C（s，金剛石）═8Na（g）+2Na₂CO₃（l）的△H=（a-3b）kJ•mol^-1（用含a、b的代數(shù)式表示）．
（2）T℃時，體積為2L的恒容容器中加入一定量的Na₂SO₄固體和氫氣，發(fā)生如下反應(yīng)：
Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）．
①若降低溫度，K值減小，則反應(yīng)的△H＞0（填“＞或“＜”）．
②下列說法錯誤的是AD．
A．增加Na₂SO₄（s）的量可加快反應(yīng)速率
B．當(dāng)混合氣體的密度一定時，該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
C．保持溫度不變，向平衡體系中再通入一定量的H₂，△H不變
D．其他條件不變，升高溫度，則v（正）增大，v（逆）減小，平衡右移
③若2min內(nèi)反應(yīng)達到平衡，此時氣體質(zhì)量增加了8g，則用H₂表示的反應(yīng)速率為0.125mol•L^-1•min^-1；已知反應(yīng)過程中H₂的體積分?jǐn)?shù)與時間的關(guān)系如上圖所示，則T℃下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為1．
④若反應(yīng)達平衡后，加入一定量的H₂，再次平衡后H₂O的體積分?jǐn)?shù)不變（填“增大”“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）①4Na（g）+3CO₂（g）═2Na₂CO₃（l）+C（s，金剛石）△H=a kJ•mol^-1
②CO₂（g）+4Na（g）═2Na₂O（s）+C（s，金剛石）△H=b kJ•mol^-1
由蓋斯定律可知，①-②×3得到反應(yīng)6Na₂O（s）+2C（s，金剛石）═8Na（g）+2Na₂CO₃（l）；
（2）①若降低溫度，K值減小，可知降低溫度，平衡逆向移動；
②A．增加Na₂SO₄（s）的量，速率無影響；
B．當(dāng)混合氣體的質(zhì)量為變量，則密度為變量；
C．保持溫度不變，向平衡體系中再通入一定量的H₂，反應(yīng)物濃度增大，△H與濃度無關(guān)；
D．其他條件不變，升高溫度，則v（正）、v（逆）均增大；
③若2min內(nèi)反應(yīng)達到平衡，此時氣體質(zhì)量增加了8g，則
Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）△m
                        4                                               64
                        x                                                8
則x=$\frac{4×8}{64}$=0.5mol，
結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$計算速率；
由圖可知，氫氣的轉(zhuǎn)化率為50%，則轉(zhuǎn)化的氫氣為0.5mol，平衡時氫氣為0.5mol、水蒸氣為0.5mol，以此計算K；
④若反應(yīng)達平衡后，加入一定量的H₂，體積溫度不變，壓強增大，但該反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)．

解答 解：（1）①4Na（g）+3CO₂（g）═2Na₂CO₃（l）+C（s，金剛石）△H=a kJ•mol^-1
②CO₂（g）+4Na（g）═2Na₂O（s）+C（s，金剛石）△H=b kJ•mol^-1
由蓋斯定律可知，①-②×3得到反應(yīng)6Na₂O（s）+2C（s，金剛石）═8Na（g）+2Na₂CO₃（l），則△H=（a-3b）kJ/mol，
故答案為：（a-3b）；
（2）①若降低溫度，K值減小，可知降低溫度，平衡逆向移動，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)的△H＞0，故答案為：＞；
②A．增加Na₂SO₄（s）的量，速率無影響，反應(yīng)速率不變，故A錯誤；
B．當(dāng)混合氣體的質(zhì)量為變量，則密度為變量，則混合氣體的密度一定時，該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．保持溫度不變，向平衡體系中再通入一定量的H₂，反應(yīng)物濃度增大，△H與濃度無關(guān)，則△H不變，故C正確；
D．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，其他條件不變，升高溫度，則v（正）、v（逆）均增大，且平衡向右移動，故D錯誤；
故答案為：AD；
③若2min內(nèi)反應(yīng)達到平衡，此時氣體質(zhì)量增加了8g，則
Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g）△m
                        4                                               64
                        x                                                8
則x=$\frac{4×8}{64}$=0.5mol，
用H₂表示的反應(yīng)速率為v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{2min}$=0.125 mol•L^-1•min^-1；
由圖可知，氫氣的轉(zhuǎn)化率為50%，則轉(zhuǎn)化的氫氣為0.5mol，平衡時氫氣為0.5mol、水蒸氣為0.5mol，則K=$\frac{（\frac{0.5mol}{2L}）^{4}}{（\frac{0.5mol}{2L}）^{4}}$=1，
故答案為：0.125 mol•L^-1•min^-1；1；
④若反應(yīng)達平衡后，加入一定量的H₂，體積溫度不變，壓強增大，但該反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，平衡不移動，則再次平衡后H₂O的體積分?jǐn)?shù)不變，
故答案為：不變．

點評 本題考查化學(xué)平衡的計算，為高頻考點，把握平衡三段法、速率及K的計算、平衡移動為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意結(jié)合蓋斯定律計算反應(yīng)熱，題目難度不大．