Question

（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 H—O

键能/kJ·mol^-1 348 413 436 358 1 072 463

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2 L的密闭容器内充入1 mol CO和2 mol 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:

则从反应开始到20 min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）_正=v（CH₃OH）_逆

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100 mL 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K_a（HX）  K_a（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）。

Answer

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

减小 （3）BC （Ⅱ）（1）＞ （2）9.9×10-7

【解析】本题考查了化学反应中的能量变化、化学反应速率与化学平衡、溶液中的平衡等,意在考查考生运用所学知识分析、解决综合问题的能力。（Ⅰ）（1）CO和H2化合来制备甲醇的反应为CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）,化学反应的过程就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程,旧化学键断裂吸收热量,新化学键形成放出热量,该反应的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）设转化的CO为x mol·L-1,

=,解得x=0.25,v（CO）==0.012 5 mol/（L·min）,K===4。该反应为放热反应,故升高温度K值减小。（3）当v（H2）正=2v（CH3OH）逆时能说明反应已达平衡,A项错误;容器内气体的总质量为恒量,而容器中气体的总物质的量为“变量”,根据=,可知气体的平均摩尔质量为“变量”,“变量”不变时可说明反应已达平衡,B项正确;容器体积不变,该反应为气体分子数减小的反应,故容器内气体的压强保持不变能说明反应已达平衡,C项正确;D项指的是同一个反应方向,错误。（Ⅱ）（1）稀释时,酸的pH变化越大,酸性越强,其电离常数越大。（2）根据电荷守恒得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。