Question

甲醇是重要的化工原料，在有机合成中具有广泛应用。

(1)用甲醇制取甲胺的反应为：CH₃OH(g)+NH₃(g)⇌CH₃NH₂(g)+H₂O(g)△H

已知该反应中相关化学键的键能数据如下：

共价键	C―O	H―O	N―H	C―N
键能／kJ·mol^-1	351	463	393	293

则该反应的△H=______kJ·mol^-1

(2)一定条件下，将2mol CO和6mol H₂通入2L密闭容器中发生如下反应：

主反应：CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g)△H<0 Ⅰ

副反应：2CH₃OH(g)⇌CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)△H<0   Ⅱ       

反应到t min时，达到平衡状态。平衡时CH₃OH的体积分数φ(CH₃OH)随温度、压强的变化如图所示：

①图中a___b(填“大于”或“小于”)。图中Y轴表示温度，其理由是_________；

②若反应II的平衡常数K值变小，则下列说法中正确的是___________(填序号)。

A．平衡均向正反应方向移动           B．平衡移动的原因是升高了温度

C．达到新平衡后，φ(CH₃OH)减小      D．容器中φ(CH₃OCH₃)增大

③平衡时，M点CH₃OH的体积分数为12.5％，c(CH₃OCH₃)=0.1mol·L^-1，则此时CO的转化率为_____；用H₂表示I的反应速率为_____mol·L^-1·min^-1。

(3)用NaOH溶液做CO₂碳捕捉剂，在降低碳排放的同时也获得了重要的化工产品Na₂CO₃。常温下，若某次捕捉后得到pH=11的溶液，则溶液中c()∶c()=___________[已知H₂CO₃的电离平衡常数为：K₁=4.4×10⁻⁷、K₂=5×10⁻¹¹]，溶液中c(Na⁺)_______ c()+2c()(填“>”“<”或“=”)。

Answer

-12 小于 随着Y值的增加，CH3OH的体积分数φ (CH3OH)减小，平衡逆向移动，若增大压强，平衡会正向移动，故Y表示温度 BC 56% 1：5
＞

【解析】

(1)设C―H的键能为xkJ/mol，反应CH3OH(g)+NH3(g)⇌CH3NH2(g)+H2O(g)的△H=反应物总键能-生成物总键能=(3x+351+463+ 393×3- 3x- 293- 393×2-463×2)kJ/mol=-12 kJ/mol；

(2)①副反应反应前后气体分子数不变，若增大压强，主反应正向移动，CH3OH的体积分数增大，根据图示信息可判断，随着Y的增大CH3OH的体积分数减小，故X轴代表的是压强，X轴上a点的数值比b点小；随着Y值的增加，CH3OH的体积分数φ (CH3OH)减小，平衡逆向移动，若增大压强，平衡会正向移动，故Y表示温度；

②Ⅱ：2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H<0，若反应Ⅱ的平衡常数K值变小，平衡常数只与温度有关，反应Ⅱ的正反应为放热反应，故平衡移动的原因是升高了温度，升高温度两个反应都逆向移动，容器中φ(CH3OCH3)减小，φ(CH3OH)也减小，所以正确的是BC；

③平衡时，M点CH3OH的体积分数为12.5％，c(CH3OCH3)=0.1mol·L-1，则n(CH3OCH3)=0.2mol，根据2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)，分解的CH3OH为0.4mol，生成的水为0.2 mol，设CO转化物质的量是x，则有：

则，解得x=1.12mol，此时CO的转化率为；；用H2表示I的反应速率为： ；

(3)常温下，pH=11的溶液，其c(H+)=10-11mol/L，c(OH-)=10-3mol/L，由+H2O+OH-得，根据溶液，代入相关数据可计算出溶液中c()∶c()=1:5，由电荷守恒原理得：c(Na+)+c(H+)=c()+2c()+c(OH-)，由于c(OH-)＞c(H+)，所以c(Na+)＞ c()+2c()。