Question

9．在一個體積為2L的真空密閉容器中加入0.5molCaCO₃，發(fā)生反應CaCO₃（s）=CaO （s）+CO₂（g），測得二氧化碳的物質的量濃度隨溫度的變化關系如圖表示，圖中A表示CO₂的平衡濃度與溫度的關系曲線，B表示不同溫度下反應經過相同時間時CO₂的物質的量濃度的變化曲線．請按要求回答下列問題：
（1）該反應正反應為吸熱反應（填吸或放），溫度為T₅℃時，該反應耗時40s達到平衡，則T₅℃時，該反應的平衡常數數值為0.2．
（2）如果該反應的平衡常數K值變大，該反應bc（選填編號）．
a．一定向逆反應方向移動      b．在平衡移動時正反應速率先增大后減小
c．一定向正反應方向移動      d．在平衡移動時逆反應速率先減小后增大
（3）請說明隨溫度的升高，曲線B向曲線A逼近的原因：隨著溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需要的時間變短．

物質	電離平衡常數（25℃）
C6H5OH	Ki=1.28×10-10
H2CO3	Ki1=4.3×10-7
	Ki2=5.6×10-11

（4）在T₅℃下，維持溫度和容器體積不變，向上述平衡體系中再充入0.5molN₂，則最后平衡時容器中的CaCO₃的質量為10g．
（5）已知苯酚和碳酸的電離平衡常數如圖所示請寫出二氧化碳通入苯酚鈉溶液的化學反應離子方程式C₆H₅O^-+CO₂+H₂O→C₆H₅OH+HCO₃^-，請用電離平衡原理解釋上述反應發(fā)生的原因以及確定生成物的依據二氧化碳與水結合生成碳酸，且碳酸酸性比苯酚酸性強，故能生成苯酚．碳酸的電離分兩步：第一步：H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，該步電離出的H⁺更容易結合C₆H₅O^-生成酸性更弱的C₆H₅OH，導致第一步電離平衡正向移動，第二步電離：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，C₆H₅OH酸性大于HCO₃^-，所以第二步電離出的H⁺更容易結合CO₃^2-而不容易結合C₆H₅O^-，故不影響第二步電離平衡．

Answer 1

分析 （1）由圖象判斷溫度與平衡移動的影響，再判斷反應中的熱效應；根據化學反應方程式可知，平衡常數K=c（CO₂）計算；
（2）平衡常數增大，說明平衡正向移動，結合溫度對平衡常數的影響判斷；
（3）根據溫度對反應速率的影響判斷：溫度越高，反應速率越大，反之，溫度越低；
（4）由于容器體積不變，平衡體系中再充入0.5molN₂，平衡不移動，據此計算；
（5）由電離平衡常數可知，苯酚的酸性弱于碳酸但比碳酸氫根強，據此答題．

解答 解：（1）由圖象可知，隨著溫度的升高，二氧化碳的平衡濃度增大，說明平衡向正反應方向移動，所以該反應為吸熱反應，根據化學反應方程式可知，平衡常數K=c（CO₂），所以T₅℃時，K=c（CO₂）=0.2，
故答案為：吸熱； 0.2；
（2）平衡常數增大，說明平衡正向移動，此時改變的條件為升高溫度，如果該反應的平衡常數K值變大，則
a．一定向正反應方向移動，故a錯誤；
b．在平衡移動時，由于是升高溫度，所以正、逆反應速率都增大，由于該反應是吸熱反應，所以平衡移動后溫度會有所降低，所以正逆反應速率都會減小，故b正確；
c．一定向正反應方向移動，故c正確；
d．根據b的分析可知，d錯誤；
故選bc；
（3）根據溫度對反應速率的影響可知，隨著溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需要的時間變短，所以曲線B向曲線A逼近，
故答案為：隨著溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需要的時間變短；
（4）由于容器體積不變，平衡體系中再充入0.5molN₂，平衡不移動，所以在T₅℃時，二氧化碳的物質的量為2L×0.2mol/L=0.4mol，則被分解的CaCO₃的質量為100×0.4g=40g，所以平衡時容器中的CaCO₃的質量為0.5mol×100g/mol-40g=10g，
故答案為：10；
（5）二氧化碳通入苯酚鈉溶液的化學反應離子方程式為C₆H₅O^-+CO₂+H₂O→C₆H₅OH+HCO₃^-，由電離平衡常數可知，苯酚的酸性弱于碳酸但比碳酸氫根強，二氧化碳與水結合生成碳酸，且碳酸酸性比苯酚酸性強，故能生成苯酚，碳酸的電離分兩步：第一步：H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，該步電離出的H⁺更容易結合C₆H₅O^-生成酸性更弱的C₆H₅OH，導致第一步電離平衡正向移動，第二步電離：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，C₆H₅OH酸性大于HCO₃^-，所以第二步電離出的H⁺更容易結合CO₃^2-而不容易結合C₆H₅O^-，故不影響第二步電離平衡，
故答案為：C₆H₅O^-+CO₂+H₂O→C₆H₅OH+HCO₃^-；由電離平衡常數可知，苯酚的酸性弱于碳酸但比碳酸氫根強，二氧化碳與水結合生成碳酸，且碳酸酸性比苯酚酸性強，故能生成苯酚，碳酸的電離分兩步：第一步：H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，該步電離出的H⁺更容易結合C₆H₅O^-生成酸性更弱的C₆H₅OH，導致第一步電離平衡正向移動，第二步電離：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，C₆H₅OH酸性大于HCO₃^-，所以第二步電離出的H⁺更容易結合CO₃^2-而不容易結合C₆H₅O^-，故不影響第二步電離平衡．

點評 本題主要考查了影響平衡常數的因素、影響平衡移動的因素、化學平衡常數的計算、電離平衡常數的應用等知識，中等難度，答題時注意學會從圖中獲取信息，并注意對平衡常數概念的理解．