Question

按要求冋答下列问题
（1）用CO₂来生产燃料甲醇的反应原理：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-C	C-H	H-H	C-O	C=O	H-O
键能（kJ?mol-1）	348	413	436	358	750	463

计算上述反应的焓变△H=

 

，此反应的平衡常数表达式为

 

；若升高温度，则平衡常数

 

 （填“增大”或“减小”或“不变”）．
（2）常温下，将40mL0.10mol?L^-1氢氧化钠溶液逐滴加入到20mL0.10mol?L^-1醋酸溶 液中，充分反应（体积变化忽略不计）．则溶液中离子浓度由大到小的顺序为

 

．
（3）在25℃时，将c mol?L^-1的醋酸溶液与0.02mol?L^-1 NaOH溶液等体积混合后溶液 刚好呈中性，用含c的代数式表示CH₃COOH的电离常数K_a=

 

．
（4）25℃时，向 50mL0.018mol?L^-1的 AgNO₃ 溶液中加入 50mL0.02mol．L^-1盐酸，生成沉淀．若已知K_sp （AgCl）=1.8×10^-10则此时溶液中的c（Ag⁺）=

 

．（体积变化忽略不计）若再向沉淀生成后的溶液中加入100mL0.001mol?L^-1盐酸，是 否继续产生沉淀

 

（填“是”或“否”）．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：化学平衡专题,电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）焓变△H=反应物总键能-生成物总键能；
平衡常数指一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物浓度化学计量数次数幂之积与生成物浓度化学计量数次数幂之积的比值；
根据焓变判断升高温度平衡移动方向，进而判断平衡常数变化；
（2）40mL0.10mol?L^-1氢氧化钠溶液中n（NaOH）=0.04L×0.1mol/L=0.004mol/L，20mL0.10mol?L^-1醋酸溶液中n（CH₃COOH）=0.02L×0.1mol/L=0.002mol/L，由于发生反应：CH₃COOH+NaOH=CH₃COONa+H₂O，可知醋酸完全反应，反应后溶液为0.002molNaOH、0.002molCH₃COONa混合溶液，溶液中呈碱性，结合溶液中醋酸根水解判断；
（3）根据电荷守恒可知c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），溶液显中性时c（OH^-）=c（H⁺），故c（CH₃COO^-）=c（Na⁺），根据溶液的pH值计算溶液中c（H⁺），根据钠离子浓度计算c（CH₃COO^-），利用物料守恒计算溶液中c（CH₃COOH），溶液中存在平衡CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺，代入CH₃COOH的电离常数表达式K_a=

c(CH3COO-)?c(H+)

c(CH3COOH)

计算；
（4）计算溶液混合后，不发生反应时c（Ag⁺）、c（Cl^-），令平衡时溶液中Ag⁺的浓度为xmol/L，根据反应Ag⁺（aq）+Cl^-（aq）?AgCl（s），表示出平衡时c（Ag⁺）、c（Cl^-），代入溶度积常数列方程计算；
再计算混合后溶液，不发生反应时c（Ag⁺）、c（Cl^-），计算离子浓度积，与溶度积比较，判断是否产生沉淀．

解答： 解：（1）焓变△H=反应物总键能-生成物总键能，故焓变△H=2×750kJ/mol+3×436kJ/mol-3×413kJ/mol-358kJ/mol-463kJ/mol-2×463kJ/mol=-178kJ/mol；
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常数表达式k=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，
故答案为：-178kJ/mol；K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；减小；
（2）40mL0.10mol?L^-1氢氧化钠溶液中n（NaOH）=0.04L×0.1mol/L=0.004mol/L，20mL0.10mol?L^-1醋酸溶液中n（CH₃COOH）=0.02L×0.1mol/L=0.002mol/L，由于发生反应：CH₃COOH+NaOH=CH₃COONa+H₂O，可知醋酸完全反应，反应后溶液为0.002molNaOH、0.002molCH₃COONa混合溶液，溶液中呈碱性，溶液中醋酸根水解，故c（OH ^-）＞c（CH₃COO ^-），水解程度微弱，故c（CH₃COO ^-）＞c（H⁺），故溶液中离子浓度c（Na⁺）＞c（OH ^-）＞c（CH₃COO ^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（OH ^-）＞c（CH₃COO ^-）＞c（H⁺）；
（3）根据电荷守恒可知c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），溶液显中性时c（OH^-）=c（H⁺），故c（CH₃COO^-）=c（Na⁺），溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（CH₃COO^-）=c（Na⁺）=

1

2

×0.02mol?L^-1=0.01mol?L^-1，故混合后溶液中c（CH₃COOH）=

1

2

×cmol?L^-1-0.01mol?L^-1=（0.5c-0.01）mol/L，CH₃COOH的电离常数K_a=

10-7×0.01

(0.5c-0.01)

=

2×10-9

c-0.02

，
故答案为：

2×10-9

c-0.02

；
（4）溶液混合后，不发生反应时c（Ag⁺）=

1

2

×0.018mol?L^-1=0.009mol?L^-1、c（Cl^-）=

1

2

×0.02mol?L^-1=0.01mol?L^-1，令平衡时溶液中Ag⁺的浓度为xmol/L，则；
          Ag⁺（aq）+Cl^-（aq）?AgCl（s）
（0.009-x）mol/L   （0.009-x）mol/L
反应后溶液中c（Cl^-）=0.01mol/L-（0.009-x）mol/L=（0.001+x）mol/L，故x×（0.001+x）=1.8×10^-10，由于0.009×0.01=9×10^-5＞1.8×10^-10，故0.001+x≈0.001，解得x≈1.8×10^-7，
再向反应后的溶液中加入100mL0.001mol?L^-1盐酸，不发生反应时c（Ag⁺）=

1

2

×1.8×10^-7mol?L^-1=9×10^-8mol?L^-1、c（Cl^-）=

1

2

×[（0.001+1.8×10^-7+0.001]mol?L^-1≈0.001mol?L^-1，而离子浓度积=0.001×9×10^-8=0.9×10^-10＜1.8×10^-10，故没有沉淀产生，
故答案为：1.8×10^-7mol/L；否．

点评：本题综合性较强，涉及平衡常数、反应热计算、离子浓度比较、电离平衡、溶度积的应用等，属于拼合型题目，对学生的心理有较高的要求，（4）中计算为易错点，注意忽略计算，难度中等．