Question

11．请按要求完成下列各小题：
（1）用CO₂来生产燃料甲醇的反应原理为：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），某些化学键的键能数据如下表：

化学键	C-H	H-H	C-O	C=O	H-O
键能/kj•mol-1	a	b	c	d	e

计算上述反应的焓变△H=（2d+3b-c-3a-3e）kJ/mol（用相应字母表示）．写出上述反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；若只加压，则平衡常数K不变（填“增大”“减小”或“不变”）．
（2）在溶液中，NaH₂PO₄和Na₃PO₄等物质的量混合恰好完全反应，该反应的离子方程式为H₂PO₄^-+PO₄^3-=2HPO₄^2-，
（3）某温度（t℃）时，测得0.01mol•L^-1的NaOH溶液的pH=10．在此温度下，将0.01mol•L^-1的H₂SO₄溶液V_aL与P
H=12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液pH=11，则V_a：V_b=15：2．
（4）在25℃时，将cmol•L^-1的醋酸溶液与bmol•L^-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性，用含b、c的代数式表示CH₃COOH的电离常数K_a=$\frac{b×1{0}^{-7}}{c-b}$．
（5）三种弱酸HA、H₂B、HC，电离平衡常数的数值为：①1.8×10^-5、②5.6×10^-11、③4.9×10^-10、④4.3×10^-2（数据顺序以打乱），已知三种酸和它们的盐之间能发生以下反应：HA+HB^-（少量）=A^-+H₂B，H₂B（少量）+C^-=HB^-+HC．则三种酸对应的电离平衡常数分别为（请用序号填空）

	HA	H2B		HC
Ka	Ka1	Ka2	Ka3	Ka4
数值

Answer 1

分析 （1）反应的焓变△H=反应物总键能-生成物总键能；
化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变；
（2）在溶液中，NaH₂PO₄和Na₃PO₄等物质的量混合恰好完全反应，则生成Na₂HPO₄；
（3）某温度（t℃）时，测得0.01mol•L^-1的NaOH溶液的pH=10，则Kw=10^-10×0.01=10^-12，H₂SO₄溶液与NaOH溶液混合所得混合液pH=11，溶液呈碱性，表示出混合后溶液中c（OH^-），而混合后溶液中c（OH^-）=0.1mol/L；
（4）在25℃时，将cmol•L^-1的醋酸溶液与bmol•L^-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性，则c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，由电荷守恒c（H⁺）+c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），则溶液中c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）=0.5b mol/L，由微粒守恒c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）=0.5c mol/L，计算溶液中c（CH₃COOH），再根据电离平衡常数Ka=$\frac{c（{H}^{+}）×c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$计算；
（5）由HA+HB^-（少量）=A^-+H₂B，H₂B（少量）+C^-=HB^-+HC，可知酸性：HA＞H₂B＞HC＞HB^-，电离平衡常数越大，酸性越强．

解答 解：（1）反应的焓变△H=反应物总键能-生成物总键能，则△H=2dkJ/mol+3bkJ/mol-ckJ/mol-3akJ/mol-ekJ/mol-2ekJ/mol=（2d+3b-c-3a-3e）kJ/mol，
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$，平衡常数只受温度影响，增大压强，平衡常数不变，
故答案为：（2d+3b-c-3a-3e）kJ/mol；$\frac{c（C{H}_{3}OH）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；不变；
（2）在溶液中，NaH₂PO₄和Na₃PO₄等物质的量混合恰好完全反应，则生成Na₂HPO₄，反应离子方程式为：H₂PO₄^-+PO₄^3-=2HPO₄^2-，
故答案为：H₂PO₄^-+PO₄^3-=2HPO₄^2-；
（3）某温度（t℃）时，测得0.01mol•L^-1的NaOH溶液的pH=10，则Kw=10^-10×0.01=10^-12，H₂SO₄溶液与NaOH溶液混合所得混合液pH=11，溶液呈碱性，而混合后溶液中c（OH^-）=0.1mol/L，则混合后溶液中c（OH^-）=（V_bL×1mol/L-2×V_aL×0.01mol/L）÷（V_aL+V_bL）=0.1mol/L，则V_a：V_b=15：2，
故答案为：15：2；
（4）在25℃时，将cmol•L^-1的醋酸溶液与bmol•L^-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性，则c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，由电荷守恒c（H⁺）+c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），则溶液中c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）=0.5b mol/L，由微粒守恒c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）=0.5c mol/L，溶液中c（CH₃COOH）=（0.5c-0.5b）mol/L，则电离平衡常数Ka=$\frac{c（{H}^{+}）×c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{1{0}^{-7}×0.5b}{（0.5c-0.5b）}$=$\frac{b×1{0}^{-7}}{c-b}$，
故答案为：$\frac{b×1{0}^{-7}}{c-b}$；
（5）由HA+HB^-（少量）=A^-+H₂B，H₂B（少量）+C^-=HB^-+HC，可知酸性：HA＞H₂B＞HC＞HB^-，电离平衡常数越大，酸性越强，则三种酸对应的电离平衡常数分别为：

	HA	H2B		HC
Ka	Ka1	Ka2	Ka3	Ka4
数值	④	①	③	②

，
故答案为：

	HA	H2B		HC
Ka	Ka1	Ka2	Ka3	Ka4
数值	④	①	③	②

．

点评 本题考查化学平衡常数及影响因素、反应热计算、pH计算、盐类水解、弱电解质电离及电离平衡常数，属于拼合型题目，需要学生具备扎实的基础，难度中等．