研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用的双赢的课题。CO可用于合成甲醇。在压强为0.1Mpa条件下，在体积为bL的密闭容器中充入a

题文

（11分）研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用的双赢的课题。
（1）CO可用于合成甲醇。在压强为0.1Mpa条件下，在体积为bL的密闭容器中充入amolCO和2amolH₂，在催化剂作用下合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）

CH₃OH（g）平衡时CO的转化率与温度，压强的关系如下图：



（i）该反应属于_____________反应：（填“吸热”或“放热”）。
（ii）100℃时，该反应的平衡常数：K=_____________；（用a、b的代数式表示）。
若一个可逆反应的平衡常数K值很大，对此反应的说法正确的是：_________________填序号）A．该反应使用催化剂意义不大；B．该反应发生将在很短时间内完成；C．该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小；D．该反应一定是放热反应；（iii）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入amolCO，2amolH2，达到平衡时CO转化率________（填“增大”，“不变”或“减小”，下同）平衡常数：________。
（iv）在某温度下，向一容积不变的密闭容器中充入2.5molCO，7.5molH₂，反应生成CH₃OH（g），达到平衡时，CO转化率为90%，此时容器内压强为开始时的压强__________倍。
（2）某温度条件下，若将CO₂（g）和H₂（g）以体积比1：4混合，在适当压强和催化剂作用下可制得甲烷，已知：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol
H₂（g）+1/2O₂（g）= H₂O（l）        △H=-285.8KJ/mol
则CO₂（g）和H₂（g）反应生成液态水的热化学方程式为：_________________________。

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）（i）放热 （ii）b²/a²   C （iii）增大 不变 （iv）0.55
（2）CO₂（g）+4 H₂（g）= CH₄（g）+ 2H₂O（l）△H="-252.9" KJ/mol

解析

（i）压强一定时，升温CO的转化率降低，即平衡左移，正反应为放热反应
（ii）0.1Mpa、100℃条件下，在体积为bL的密闭容器中达到平衡时，CO的转化率为0.5：
反应中：CO（g）+2H₂（g）

CH₃OH（g）
初n：   a        2a             0
△n：   0.5a      a             0.5a
平衡n：0.5a       a            0.5a
故K=


若一个可逆反应的平衡常数K值很大，只能说明正反应的趋势很大，与其反应历程（是否使用催化剂）、是否放热、反应速率无关；由平衡常数的概念可知，该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小，选C
（iii）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入amolCO，2amolH₂，相当于加压，达到平衡时，CO的转化率增大，但平衡常数只与温度有关，其值不会改变
（iv）由“三段式”来判定：
反应中：CO（g）+2H₂（g）

CH₃OH（g）
初n：   2.5        7.5          0
△n：  2.25       4.5         2.25
平衡n： 0.25        3         2.25
在容积不变的情况下，压强比等物质的量比，故达到平衡时，容器内压强为开始时的压强的

=0.55倍
（本小题可通过差量法来计算，更加简洁）
（2）由所给两热化学方程式：
①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol
②H₂（g）+1/2O₂（g）= H₂O（l）        △H=-285.8KJ/mol
根据盖斯定律可知②×4－①，得CO₂（g）+4 H₂（g）= CH₄（g）+ 2H₂O（l）△H="-252.9" KJ/mol

考点

据考高分专家说，试题“（11分）研究和开发CO2和CO的创新利.....”主要考查你对 [离子共存 ]考点的理解。

离子共存

离子共存：

所谓离子共存实质上就是看离子间是否发生反应。若离子在溶液中发生反应，就不能共存。

因能发生氧化还原反应而不共存的离子有：
（注：“√”表示能发生反应，“×”表示不能发生反应）

S^2-

SO₃^2-

I^-

Fe²⁺

Br^-

Cl^-(H⁺)

MnO₄^-

√

√

√

√

√

√

ClO^-

√

√

√

√

√

√

NO₃^-(H⁺)

√

√

√

√

√

×

Fe³⁺

√

√

√

×

×

×

因能发生复分解反应而不共存的离子有：

• 离子间相互结合生成难溶物或微溶物
  Ba²⁺、Ca²⁺CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-Ag⁺CO₃^2-、SO₃^2-、Cl^-
• 离子间相互结合生成气体或挥发性物质
  H⁺CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-、HSO₃^-、S^2-、HS^-OH^-NH₄⁺
• 离子间相互结合生成弱电解质
  H⁺ CO₃^2-、SO₃^2-、S^2-、CH₃COO^-、F^-弱酸OH^-NH₄⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺弱碱H⁺水

因能发生双水解的离子有：

Al³⁺CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-、HSO₃^-、S₂^-、HS^-、AlO₂^-、ClO^-Fe³⁺CO₃^2-、HCO₃^-、AlO₂^-、ClO^-NH₄⁺SiO₃^2-、AlO₂^-

因发生络合反应而不共存的离子有：

Fe³⁺ SCN^-Ag⁺、Cu²⁺NH₃·H₂O

null

null

null

判断离子是否共存的几种情况：

（1）发生复分解反应，离子不能大量共存。
①有气体产生    如CO₃^2-、SO₃^2-、S^2-、HCO₃^-、HSO₃^-、HS^-等易挥发的弱酸的酸根与H⁺不能大量共存。
②有沉淀生成    如Ba²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ag⁺等不能与SO₄^2-、CO₃^2-等大量共存；
                            Mg²⁺、Fe²⁺、Ag⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺等不能与OH^-大量共存；
                            Pb²⁺与Cl^-，Fe²⁺与S^2-、Ca²⁺与PO₄^3-、Ag⁺与I^-不能大量共存。
③有弱电解质生成   如OH^-、CH₃COO^-、PO₄^3-、HPO₄^2-、H₂PO₄^-、F^-、ClO^-、AlO₂^-、SiO₃^2-、CN^-、C₁₇H₃₅COO^-与H⁺不能大量共存；
                                   一些酸式弱酸根如HCO₃^-、HPO₄^2-、HS^-、H₂PO₄^-、HSO₃^-不能与OH^-大量共存；
                                    NH₄⁺与OH^-不能大量共存。
（2）发生氧化还原反应，离子不能大量共存
①具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存    如S^2-、HS^-、SO₃^2-、I^-和Fe³⁺不能大量共存。
②在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存    如MnO₄^-、Cr₂O₇^-、NO₃^-、ClO^-与S^2-、HS^-、SO₃^2-、HSO₃^-、I^-、Fe²⁺等不能大量共存；
    SO₃^2-和S^2-在碱性条件下可以共存，但在酸性条件下由于发生2S^2-+SO₃^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O不能共存 ；H⁺与S₂O₃^2-不能大量共存。
（3）能水解的阳离子跟能水解的阴离子在水溶液中不能大量共存（双水解）
例：Al³⁺和HCO₃^-、CO₃^2-、HS^-、S^2-、AlO₂^-、ClO^-等；Fe³⁺与CO₃^2-、HCO₃^-、AlO₂^-、ClO^-等不能大量共存。
（4）溶液中能发生络合反应的离子不能大量共存。
如Fe²⁺、Fe³⁺与SCN^-不能大量共存。
主要题目要求的限定：
（1）酸性溶液（H⁺）、碱性溶液（OH^-）、能在加入铝粉后放出可燃气体的溶液、由水电离出的H⁺或OH^-=1×10^-10mol/L的溶液等。
（2）溶液的颜色：有色离子MnO₄^-（紫色）、Fe³⁺（棕黄）、Fe²⁺（浅绿）、Cu²⁺（蓝）、Fe(SCN)₂⁺（红）、Fe(SCN)₆^3-（血红）。
（3）要求“大量共存”还是“不能大量共存”。