Question

【題目】（Ⅰ）甲醇是一種新型的汽車動力燃料,工業(yè)上可通過CO和H2化合來制備甲醇。已知某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表:

化學(xué)鍵 C—C C—H H—H C—O H—O

鍵能/kJ·mol-1 348 413 436 358 1 072 463

請回答下列問題:

（1）已知CO中的C與O之間為叁鍵連接,則工業(yè)制備甲醇的熱化學(xué)方程式為 。

（2）某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)合成甲醇的反應(yīng),在容積固定為2 L的密閉容器內(nèi)充入1 mol CO和2 mol H2,加入合適催化劑（體積可以忽略不計）后在250 ℃開始反應(yīng),并用壓力計監(jiān)測容器內(nèi)壓強的變化如下:

則從反應(yīng)開始到20 min時,以CO表示的平均反應(yīng)速率= ,該溫度下平衡常數(shù)K= ,若升高溫度則K值 （填“增大”、“減小”或“不變”）。

（3）下列描述中能說明上述反應(yīng)已達平衡的是 。

A.2v（H2）正=v（CH3OH）逆

B.容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

C.容器中氣體的壓強保持不變

D.單位時間內(nèi)生成n mol CO的同時生成2n mol H2

（Ⅱ）回答下列問題:

（1）體積均為100 mL pH=2的CH3COOH與一元酸HX,加水稀釋過程中pH與溶液體積的關(guān)系如圖所示,則Ka（HX） Ka（CH3COOH）（填“＞”、“<”或“=”）。

（2）25 ℃時,CH3COOH與CH3COONa的混合溶液,若測得pH=6,則溶液中c（CH3COO-）-c（Na+）= mol·L-1（填精確值）。

Answer 1

【答案】（Ⅰ）（1）CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） ΔH=-116 kJ/mol （2）0.012 5 mol/（L·min） 4

減小 （3）BC （Ⅱ）（1）＞ （2）9.9×10-7

【解析】本題考查了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡、溶液中的平衡等,意在考查考生運用所學(xué)知識分析、解決綜合問題的能力。（Ⅰ）（1）CO和H2化合來制備甲醇的反應(yīng)為CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）,化學(xué)反應(yīng)的過程就是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程,舊化學(xué)鍵斷裂吸收熱量,新化學(xué)鍵形成放出熱量,該反應(yīng)的ΔH=1 072 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1-（3×413 kJ·mol-1+358 kJ·mol-1+463 kJ·mol-1）=-116 kJ·mol-1。

（2）設(shè)轉(zhuǎn)化的CO為x mol·L-1,

=,解得x=0.25,v（CO）==0.012 5 mol/（L·min）,K===4。該反應(yīng)為放熱反應(yīng),故升高溫度K值減小。（3）當v（H2）正=2v（CH3OH）逆時能說明反應(yīng)已達平衡,A項錯誤;容器內(nèi)氣體的總質(zhì)量為恒量,而容器中氣體的總物質(zhì)的量為“變量”,根據(jù)=,可知氣體的平均摩爾質(zhì)量為“變量”,“變量”不變時可說明反應(yīng)已達平衡,B項正確;容器體積不變,該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),故容器內(nèi)氣體的壓強保持不變能說明反應(yīng)已達平衡,C項正確;D項指的是同一個反應(yīng)方向,錯誤。（Ⅱ）（1）稀釋時,酸的pH變化越大,酸性越強,其電離常數(shù)越大。（2）根據(jù)電荷守恒得c（CH3COO-）+c（OH-）=c（Na+）+c（H+）,故c（CH3COO-）-c（Na+）=c（H+）-c（OH-）=1.0×10-6 mol·L-1-1.0×10-8 mol·L-1=9.9×10-7 mol·L-1。