Question

（14分）（Ⅰ）甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H₂化合来制备甲醇。
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，则工业制备甲醇的热化学方程式为     
                                ；
（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1 molCO和 2 molH₂，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．2 v (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 n molCO 的同时生成 2n molH₂
（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

Ⅰ（1）CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)  △H=" -116" KJ/mol  
（2）0.0125mol/(L·min)；  4 (mol/L)^-2；  减小。
（3）B C
Ⅱ（1）＞ ；   （2）9.9×10^－7 。

试题分析：Ⅰ（1）CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)  △H=" -116" KJ/mol  
（2）       CO(g)    +    2H₂(g)        CH₃OH(g)
起始：  1 mol          2 mol                  0 mol
变化：  x mol          2x mol                 x mol
平衡：（1－x）mol     2（1－x）mol            x mol
依题意有以下关系式：（依据物质的量之比等于压强之比）
       x=0.5
所以从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率：v(CO)=0.0125mol/(L·min)； 平衡常数：k＝ 
由第一小题可知该反应为放热反应，当升高温度时，平衡向着热的方向，也就是逆向移动，因此平衡常数的数值减小。
（3）A．错误，正确的应该为： v (H₂)_正 =" 2" v (CH₃OH)_逆 ； B．因为正向是气体物质的量减小的方向，而反应前后气体总的质量是不变的，只要是正向移动，混合气体的摩尔质量就会增大，反应就会减小，因此，容器内气体的平均摩尔质量保持不变时，一定是化学反应达到平衡状态之时，正确；C．同理，容器中气体的压强保持不变时，也是达到平衡状态之时；D．单位时间内生成 n molCO 的同时生成 2n molH₂，这个关系式是永远存在的。因此选：B C
Ⅱ（1）从图中可以看出，加入相同量的水，HX的PH值变化大一点，也即HX这种酸酸性强一点，Ka(HX)＞Ka(CH₃COOH)；  
（2）依据电荷守恒，有以下关系式：c(CH₃COO^?)＋c(OH^-)＝c(Na⁺)＋c(H⁺)
所以有：c(CH₃COO^?)－c(Na⁺)＝c(H⁺)－c(OH^-)＝10^-6－10^-8＝9.9×10^－7