Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應用前景。

（1）工業上常用CO和H2合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H

①已知：aA(g)+bB(g)=xX(g)+yY(g) △H=x△Hm[X(g)]+y△Hm[Y(g)]-a△Hm[A(g)]-b△Hm[B(g)]。

△Hm[X(g)]表示X(g)的摩爾生成焓，其余類推。25℃101kPa時，CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的摩爾生成焓分別為-110.5kJ·mol-1、0、-201.2kJ·mol-1，則上述反應的△H=_____。

②某溫度下，向容積為2L的密閉容器中加入1molCO和2molH2，發生上述反應，CO轉化率隨時間的變化如圖所示：

該溫度下反應的平衡常數為_______；若起始壓強為9MPa，則10min時容器中的壓強為_______；若保持其它條件不變，起始時加入2molCO和2molH2，達到平衡，相應的點可能是上圖A、B、C、D中的____。

③若只改變反應的一個條件，能使平衡體系中增大的措施有_______________（答出兩點即可）。

④若投料時CO與H2的物質的量之比恒定，溫度、壓強對CO平衡轉化率的影響如圖所示，如圖中X點的v（逆）____________Y點的v（正）（填“>”“<”或“=”），理由是_____________。

（2）工業上常用CH3OH來制備HCOOH（甲酸）。已知25℃時，0.1mol·L-1HCOOH溶液的pH為2.3，則甲酸的電離度計算式為______；向0.1mol·L-1HCOOH溶液中加水或加入少量HCOONa晶體時，會引起同樣變化的是_______（填編號）。

A．溶液的pH增大 B．HCOOH的電離程度增大

C．溶液的導電能力減弱 D．溶液中c（OH-）減小

Answer 1

【答案】 -90.7 kJ·mol-1 4.0 L2·mol-2 6.72 Mpa Ｂ 降溫，加壓或增加CO的濃度（1分，任答兩點） ＜ Y點對應的溫度和壓強（濃度）都比X點高，溫度升高，或壓強增大，都會加快反應速率 ×100% （或10-1.3×100%） A

【解析】（1）①根據摩爾生成焓定義可知，△H=-201.2kJ·mol-1-（-110.5kJ·mol-1）-0=-90.7 kJ·mol-1。

②由圖像可知，平衡時CO的轉化率為50%。根據三段式可知，

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始濃度(mol/L) 0.5 1 0

轉化濃度(mol/L) 0.25 0.5 0.25

平衡濃度(mol/L) 0.25 0.5 0.25

則該溫度下反應的平衡常數為=4.0 L2·mol-2。

10min時，CO的轉化率為38%。根據三段式可知，

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始物質的量(mol) 1 2 0

轉化物質的量(mol) 0.38 0.76 0.38

平衡物質的量(mol) 0.62 1.24 0.38

相同的溫度、體積下，壓強之比等于物質的量之比， =，解得容器中的壓強為6.72 Mpa。

若保持其它條件不變，起始時加入2molCO和2molH2，化學反應速率更快，達到平衡所需時間比原平衡的短，且CO的轉化率更低，故選A。

③若只改變反應的一個條件，使平衡體系中增大，可使平衡正向移動，采取的措施有降溫，加壓或增加CO的濃度等。

④由圖可知，圖像上各點都為對應溫度下的平衡點，即正逆反應速率相等。Y點對應的溫度和壓強（濃度）都比X點高，溫度升高，或壓強增大，都會加快反應速率，所以圖中X點的v（逆）＜Y點的v（正）。

（2）25℃時，0.1mol·L-1HCOOH溶液的pH為2.3，則氫離子濃度為10-2.3 mol·L-1，所以已電離的甲酸濃度為10-2.3 mol·L-1，則甲酸的電離度為 ×100%。

向0.1mol·L-1HCOOH溶液中加水，甲酸的電離平衡正向移動，電離程度增大，但c(H+)減小，溶液的pH增大，溶液的導電能力減弱，c(OH-)增大；加入少量HCOONa晶體時，平衡逆向移動，電離程度減小，c(H+)減小，溶液的pH增大，溶液的導電能力增強，c(OH-)增大；故選A。