(2014•甘肃二模)(Ⅰ)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合来制备甲醇.

(2014•甘肃二模)(Ⅰ)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合来制备甲醇.
已知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 1072 463
请回答下列问题:
(1)已知CO中的C与O之间为叁键连接,则工业制备甲醇的热化学方程式为______;
(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在容积固定为2L的密闭容器内充入1mol CO和2mol H2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在250℃开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
反应时间/min 0 5 10 15 20 25
压强/MPa 12.6 10.8 9.5 8.7 8.4 8.4
则从反应开始到20min时,以CO表示的平均反应速率=______,该温度下平衡常数K=______,若升高温度则K值______(填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是______;
A.2v(H2=v(CH3OH)
B.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
C.容器中气体的压强保持不变
D.单位时间内生成n mol CO的同时生成2n mol H2
(Ⅱ)回答下列问题:
(1)体积均为100mL pH=2的CH3COOH与一元酸HX,加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示,则Ka(HX)______ Ka(CH3COOH)(填>、<或=)
(2)25℃时,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,若测得pH=6,则溶液中C(CH3COO-)-c(Na+)=______mol•L-1(填精确值).
杭州好娃娃 1年前 已收到1个回答 举报

怀坏 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)(1)依据化学反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和计算,标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出热化学方程式;(2)通过(1)写出的热化学方程式可知反应是气体体积减小的放热反应,当减小到20min时反应达到平衡状态,依据反应速率概念V=△c△t计算速率,平衡常数是利用平衡状态下生成物浓度幂次方乘积除以反应物浓度的幂次方乘积得到;对于放热反应,温度升高,化学平衡常数会减小;(3)反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,可由此进行判断;(Ⅱ)(1)由图可知,稀释相同的倍数,HX的pH变化程度大,则酸性HX强,电离平衡常数大;(2)25℃时,混合液pH=6,c(H+)=1.0×10-6mol/L,则由Kw可知,c(OH-)=1.0×10-8mol/L,由电荷守恒可知,c(CH3COO-)-c(Na+)=c(H+)-c(OH-).

(Ⅰ)(1)CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH (g),反应的焓变可以根据反应物的总键能和生成物的总键能计算得到,焓变=反应物总键能之和-生成物总键能之和,依据图表提供的化学键的键能计算得到,)△H1═1072KJ/mol+2×436KJ/mol-(3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol)=-116 kJ•mol-1,热化学方程式CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH (g),△H=-116 kJ•mol-1
故答案为:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH (g),△H=-116 kJ•mol-1
(2)从反应开始到20min时,设CO的浓度变化量是x,
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
初始浓度:0.5 1 0
变化浓度:x 2xx
平衡浓度:0.5-x1-2xx
根据反应前后压强之比等于物质的量之比,则[3/3−4x][12.6/8.4],解得x=0.25mol/L,
从反应开始到20min时,以CO表示的平均反应速率v=[△c/△t]=[0.25mol/L/20min]=0.0125mol/(L•min),
平衡常数K=
c(CH3OH)
c(CO)c2(H2)=
0.25mol/L
0.25mol/L×(0.5mol/L)2=4(mol/L)-2
对于该放热反应,温度升高,化学平衡常数会减小;
故答案为:0.0125mol/(L•min);4(mol/L)-2;减小;
(3)反应是气体体积减小的放热反应,依据平衡移动原理分析判断
A、v(H2=2v(CH3OH)才能说明正逆反应速率相等,化学反应达到平衡,故A错误;
B、容器内气体的平均摩尔质量等于总质量除以总物质的量,质量是守恒的保持不变,但是n变化,当气体的平均摩尔质量不变了,证明达到平衡,故B正确;
C、反应是前后气体体积变化的反应,容器中气体的压强保持不变,证明达到了平衡,故C正确;
D、单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH2,不能说明正逆反应速率相等,不一定平衡,故D错误.
故选BC.
(Ⅱ)(1)稀释相同的倍数,pH变化大的酸酸性强,由图可知,HX的pH变化程度小,则酸性比醋酸强,HX的电离平衡常数比醋酸大,故答案为:>;
(2)25℃时,混合液pH=6,c(H+)=1.0×10-6mol/L,则由Kw可知,c(OH-)=1.0×10-8mol/L,由电荷守恒可知,c(CH3COO-)-c(Na+)=c(H+)-c(OH-)=9.9×10-7mol/L;
故答案为:9.9×10-7

点评:
本题考点: 化学平衡的计算;化学平衡状态的判断;弱电解质在水溶液中的电离平衡.

考点点评: 本题涉及化学反应的焓变和化学键键能之间的关系、化学反应速率和平衡、等效平衡以及化学平衡的有关计算知识,综合性强,难度大.

1年前

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