Question

【題目】甲醇是重要的化工原料，在有機合成中具有廣泛應(yīng)用。

(1)用甲醇制取甲胺的反應(yīng)為：CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)△H

已知該反應(yīng)中相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下：

共價鍵	C―O	H―O	N―H	C―N
鍵能／kJ·mol-1	351	463	393	293

則該反應(yīng)的△H=______kJ·mol-1

(2)一定條件下，將2mol CO和6mol H2通入2L密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：

主反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H<0 Ⅰ

副反應(yīng)：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H<0 Ⅱ

反應(yīng)到t min時，達到平衡狀態(tài)。平衡時CH3OH的體積分數(shù)φ(CH3OH)隨溫度、壓強的變化如圖所示：

①圖中a___b(填“大于”或“小于”)。圖中Y軸表示溫度，其理由是_________；

②若反應(yīng)II的平衡常數(shù)K值變小，則下列說法中正確的是___________(填序號)。

A．平衡均向正反應(yīng)方向移動 B．平衡移動的原因是升高了溫度

C．達到新平衡后，φ(CH3OH)減小 D．容器中φ(CH3OCH3)增大

③平衡時，M點CH3OH的體積分數(shù)為12.5％，c(CH3OCH3)=0.1mol·L-1，則此時CO的轉(zhuǎn)化率為_____；用H2表示I的反應(yīng)速率為_____mol·L-1·min-1。

(3)用NaOH溶液做CO2碳捕捉劑，在降低碳排放的同時也獲得了重要的化工產(chǎn)品Na2CO3。常溫下，若某次捕捉后得到pH=11的溶液，則溶液中c()∶c()=___________[已知H2CO3的電離平衡常數(shù)為：K1=4.4×107、K2=5×1011]，溶液中c(Na+)_______ c()+2c()(填“>”“<”或“=”)。

Answer 1

【答案】-12 小于 隨著Y值的增加，CH3OH的體積分數(shù)φ (CH3OH)減小，平衡逆向移動，若增大壓強，平衡會正向移動，故Y表示溫度 BC 56% 1：5
＞

【解析】

(1)設(shè)C―H的鍵能為xkJ/mol，反應(yīng)CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)的△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=(3x+351+463+ 393×3- 3x- 293- 393×2-463×2)kJ/mol=-12 kJ/mol；

(2)①副反應(yīng)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，若增大壓強，主反應(yīng)正向移動，CH3OH的體積分數(shù)增大，根據(jù)圖示信息可判斷，隨著Y的增大CH3OH的體積分數(shù)減小，故X軸代表的是壓強，X軸上a點的數(shù)值比b點小；隨著Y值的增加，CH3OH的體積分數(shù)φ (CH3OH)減小，平衡逆向移動，若增大壓強，平衡會正向移動，故Y表示溫度；

②Ⅱ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H<0，若反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K值變小，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，反應(yīng)Ⅱ的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故平衡移動的原因是升高了溫度，升高溫度兩個反應(yīng)都逆向移動，容器中φ(CH3OCH3)減小，φ(CH3OH)也減小，所以正確的是BC；

③平衡時，M點CH3OH的體積分數(shù)為12.5％，c(CH3OCH3)=0.1mol·L-1，則n(CH3OCH3)=0.2mol，根據(jù)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，分解的CH3OH為0.4mol，生成的水為0.2 mol，設(shè)CO轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量是x，則有：

則，解得x=1.12mol，此時CO的轉(zhuǎn)化率為；；用H2表示I的反應(yīng)速率為： ；

(3)常溫下，pH=11的溶液，其c(H+)=10-11mol/L，c(OH-)=10-3mol/L，由+H2O+OH-得，根據(jù)溶液，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可計算出溶液中c()∶c()=1:5，由電荷守恒原理得：c(Na+)+c(H+)=c()+2c()+c(OH-)，由于c(OH-)＞c(H+)，所以c(Na+)＞ c()+2c()。