Question

【题目】甲醇是一种重要的化工原料。利用CO2和 H2在催化剂的作用下合成甲醇，有关反应的反应热与平衡常数表示如下：

反应1：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) △H1 K1

反应2：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) △H2 K2

总反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) △H3 K3

(1)①△H3=_________(用△H1、△H2表示)。

②K3 =____________(用K1、K2表示)。

③在恒温恒容的密闭容器中，能判断总反应达平衡状态的依据是______(填番号)。

a.容器中的压强保持不变

b.H2的质量分数保持不变

c.有两个C=O键断裂的同时水分子中有两个H-O键断裂

d.化学平衡常数K保持不变

e.c(CO2) =c(H2O)

f.速率v (CO2) =v(H2O)

④在某温度下，反应体系达平衡时，增大体系的压强，体系中，反应1的平衡______移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”和“不”)。

(2)以上平衡常数随温度变化的曲线如图所示：

①则△H2_____△H3(填“大于”、“小于”或“等于”)，理由是______________。

②温度为t1时，体系建立起化学平衡状态，测得c(H2)=0.1 mol·L-1 ，c(CH3OH)：c(CO)=________。

(3)甲醇可用于制取氰化氢。已知：Ka(HCN) = 6.0×10-10，Kw=1×10-14氰化钠水解的离子方程式为CN-+H2OHCN+OH-。

①该水解反的平衡常数的值Kh=_________。

②一种由等物质的量浓度的NaCN和HCN组成的缓冲溶液，该溶液的pH____7 (“>”、“<”或“=”)。

Answer 1

【答案】 △H1+△H2 K1·K2 a、b、c 向正反应方向 小于 由图可知，随着温度升高，K1增大，则△H1>0，根据盖斯定律知：△H3=△H1+△H2，所以△H2<△H3 0.01 1.67×10-5 >

【解析】(1)①反应1：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) △H1，

反应2：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) △H2，

根据盖斯定律，将反应1+反应2得CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) △H3=△H1+△H2，故答案为：△H1+△H2；

②反应相加，平衡常数相乘，因此K3 = K1K2，故答案为：K1·K2；

③a.该反应属于气体的物质的量发生变化的反应，在恒温恒容的密闭容器中，容器中的压强保持不变，说明气体的物质的量不再变化，说明处于化学平衡状态，正确；b.H2的质量分数保持不变，说明处于化学平衡状态，正确；c.有两个C=O键断裂的同时水分子中有两个H-O键断裂，说明正逆反应速率相等，说明处于化学平衡状态，正确；d.温度不变，化学平衡常数始终保持不变，不能说明处于化学平衡状态，错误；e.c(CO2) =c(H2O) ，不能说明处于化学平衡状态，错误；f.速率v (CO2) =v(H2O)未注明反应方向，无法判断是否为平衡状态，错误；故选abc；

④在某温度下，反应体系达平衡时，增大体系的压强，反应②和总反应均右移，因此反应1的平衡也右移，故答案为：向正反应方向；

(2)①由图可知，随着温度升高，K1增大，则△H1>0，根据盖斯定律知：△H3=△H1+△H2，所以△H2<△H3，故答案为：小于；由图可知，随着温度升高，K1增大，则△H1>0，根据盖斯定律知：△H3=△H1+△H2，所以△H2<△H3；

②温度为t1时，两者平衡常数相等，K1= ，K3=，因此 =，所以当c(H2)=0.1 mol·L-1 ，c(CH3OH)：c(CO)= c2(H2)=0.01，故答案为：0.01；

(3)①Kh=====1.67×10-5，故答案为：1.67×10-5；

②根据Ka(HCN) = 6.0×10-10，Kh=1.67×10-5，可知由等物质的量浓度的NaCN和HCN组成的混合溶液中以水解为主，溶液显碱性，pH＞7，故答案为：＞。