Question

（Ⅰ）甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H₂化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H

已知某些化学键的键能数据如下表：

化学键	C—C	C—H	H—H	C—O	C≡O	H—O
键能/kJ·mol－1	348	413	436	358	1072	463

 

请回答下列问题：

（1）已知CO中的C与O之间为叁键连接，该反应的△H=                ；

（2）某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应，在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和2molH₂，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在250°C开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：

反应时间/min	0	5	10	15	20	25
压强/MPa	12．6	10．8	9．5	8．7	8．4	8．4

 

则从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率=       ，该温度下平衡常数K=      ，若升高温度则K值       （填“增大”、“减小”或“不变”）；

（3）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是        ；

A．2v(H₂)_正=v(CH₃OH)_逆

B．容器内气体的平均摩尔质量保持不变

C．容器中气体的压强保持不变

D．单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH₂

（Ⅱ）回答下列问题：

（1）体积均为100ml pH=2的CH₃COOH与一元酸HX，加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示，则Ka(HX) ______ Ka(CH₃COOH)（填＞、＜或＝）

（2）25℃时，CH₃COOH与CH₃COONa的混合溶液，若测得pH=6，则溶液中C(CH₃COO⁻)-c(Na⁺)=____________mol·L^-1(填精确值)。

 

Answer 1

【答案】

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

Ⅱ（1）＞   （2）9．9×10^－7；

【解析】

试题分析：Ⅰ（1）△H=（1072+2×436-3×413-358-463）KJ/mol =-116 KJ/mol。（2）在恒温、恒压下，P₁：P₂=n₁:n₂．12．6:8．4=3:X解得X=2． CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g) 在反应开始时n(CO)= 1mol; n(H₂) =2mol;n(CH₃OH)=0mol．假设反应消耗CO的物质的量为a,则20min时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) ． 该温度下平衡常数K=C(CH₃OH)÷{C(CO)·C(H₂)}= (0．5÷2)÷{(0．5÷2)×(1÷2)²}=4． 由于该反应的正反应是放热反应。升高温度，化学平衡向吸热反应方向即逆反应方向移动。所以化学平衡常数减小。（3）A．若反应达到平衡，则v(H₂)_正v(CH₃OH)_逆=2:1；而A选项的则为v(H₂)_正v(CH₃OH)_逆 =1:2 。不相等。未达到平衡。B． 该反应是个反应前后气体体积不等的反应，若达到平衡，则气体的物质的量不变。平均摩尔质量也不变。正确。C．该反应是个反应前后气体体积不等的反应，若达到平衡，则气体的物质的量不变。由于容器的容积不变，所以容器中气体的压强保持不变 。正确。D．无论反应是否达到平衡，在任何时刻，每生成nmolCO的必同时生成2nmolH₂。错误。故正确选项为B、C。Ⅱ（1）当溶液稀释时溶液的酸性越强，PH变化就越大。故Ka(HX) ＞Ka(CH₃COOH)。（2）由于溶液呈电中性，所以C(Na⁺)+C(H⁺)=C(OH^-)+C(CH₃COO^-)．25℃时，Kw=10^-14,CH₃COOH与CH₃COONa的混合溶液的pH=6，C(H⁺)=10^-6，则C(OH^-)=Kw/ C(H⁺)=10^-14÷10^-6=10^-8。则溶液中C(CH₃COO⁻)-c(Na⁺)= C(H⁺)- C(OH^-)=10^-6-10^-8=9．9×10^－7（mol/L）．

考点：考查反应热、化学反应速率、平衡常数的计算及外界条件对化学平衡的影响、离子浓度比较的知识。