Question

（Ⅰ）甲醇是一種新型的汽車動力燃料，工業(yè)上可通過CO和H₂化合制備甲醇，該反應的熱化學方程式為：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H

已知某些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表：

化學鍵	C—C	C—H	H—H	C—O	C≡O	H—O
鍵能/kJ·mol－1	348	413	436	358	1072	463

 

請回答下列問題：

（1）已知CO中的C與O之間為叁鍵連接，該反應的△H=                ；

（2）某化學研究性學習小組模擬工業(yè)合成甲醇的反應，在容積固定為2L的密閉容器內(nèi)充入1molCO和2molH₂，加入合適催化劑（體積可以忽略不計）后在250°C開始反應，并用壓力計監(jiān)測容器內(nèi)壓強的變化如下：

反應時間/min	0	5	10	15	20	25
壓強/MPa	12．6	10．8	9．5	8．7	8．4	8．4

 

則從反應開始到20min時，以CO表示的平均反應速率=       ，該溫度下平衡常數(shù)K=      ，若升高溫度則K值       （填“增大”、“減小”或“不變”）；

（3）下列描述中能說明上述反應已達平衡的是        ；

A．2v(H₂)_正=v(CH₃OH)_逆

B．容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

C．容器中氣體的壓強保持不變

D．單位時間內(nèi)生成nmolCO的同時生成2nmolH₂

（Ⅱ）回答下列問題：

（1）體積均為100ml pH=2的CH₃COOH與一元酸HX，加水稀釋過程中pH與溶液體積的關(guān)系如圖所示，則Ka(HX) ______ Ka(CH₃COOH)（填＞、＜或＝）

（2）25℃時，CH₃COOH與CH₃COONa的混合溶液，若測得pH=6，則溶液中C(CH₃COO⁻)-c(Na⁺)=____________mol·L^-1(填精確值)。

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ（1）-116 KJ/mol     （2）0．0125mol/(L·min)；   4；  減小。   （3）B C 

Ⅱ（1）＞   （2）9．9×10^－7；

【解析】

試題分析：Ⅰ（1）△H=（1072+2×436-3×413-358-463）KJ/mol =-116 KJ/mol。（2）在恒溫、恒壓下，P₁：P₂=n₁:n₂．12．6:8．4=3:X解得X=2． CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g) 在反應開始時n(CO)= 1mol; n(H₂) =2mol;n(CH₃OH)=0mol．假設反應消耗CO的物質(zhì)的量為a,則20min時n(CO)=(1-a)mol; n(H₂)= (2-2a)mol; n(CH₃OH)=amol． (1-a)+(2-2a)+a=2．解得a=0．5mol．所以V(CO)=△C/△t=0．5mol÷2L÷20min= 0．0125mol/(L·min) ． 該溫度下平衡常數(shù)K=C(CH₃OH)÷{C(CO)·C(H₂)}= (0．5÷2)÷{(0．5÷2)×(1÷2)²}=4． 由于該反應的正反應是放熱反應。升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向即逆反應方向移動。所以化學平衡常數(shù)減小。（3）A．若反應達到平衡，則v(H₂)_正v(CH₃OH)_逆=2:1；而A選項的則為v(H₂)_正v(CH₃OH)_逆 =1:2 。不相等。未達到平衡。B． 該反應是個反應前后氣體體積不等的反應，若達到平衡，則氣體的物質(zhì)的量不變。平均摩爾質(zhì)量也不變。正確。C．該反應是個反應前后氣體體積不等的反應，若達到平衡，則氣體的物質(zhì)的量不變。由于容器的容積不變，所以容器中氣體的壓強保持不變 。正確。D．無論反應是否達到平衡，在任何時刻，每生成nmolCO的必同時生成2nmolH₂。錯誤。故正確選項為B、C。Ⅱ（1）當溶液稀釋時溶液的酸性越強，PH變化就越大。故Ka(HX) ＞Ka(CH₃COOH)。（2）由于溶液呈電中性，所以C(Na⁺)+C(H⁺)=C(OH^-)+C(CH₃COO^-)．25℃時，Kw=10^-14,CH₃COOH與CH₃COONa的混合溶液的pH=6，C(H⁺)=10^-6，則C(OH^-)=Kw/ C(H⁺)=10^-14÷10^-6=10^-8。則溶液中C(CH₃COO⁻)-c(Na⁺)= C(H⁺)- C(OH^-)=10^-6-10^-8=9．9×10^－7（mol/L）．

考點：考查反應熱、化學反應速率、平衡常數(shù)的計算及外界條件對化學平衡的影響、離子濃度比較的知識。