Question

（14分）（Ⅰ）甲醇是一種新型的汽車動力燃料，工業上可通過CO和H₂化合來制備甲醇。
已知某些化學鍵的鍵能數據如下表：

化學鍵	C—C	C—H	H—H	C—O	C≡O	H—O
鍵能/kJ·mol－1	348	413	436	358	1072	463

請回答下列問題：
（1）已知CO中的C與O之間為叁鍵連接，則工業制備甲醇的熱化學方程式為     
                                ；
（2）某化學研究性學習小組模擬工業合成甲醇的反應，在容積固定為2L的密閉容器內充入1 molCO和 2 molH₂，加入合適催化劑（體積可以忽略不計）后在250°C開始反應，并用壓力計監測容器內壓強的變化如下：

反應時間/min	0	5	10	15	20	25
壓強/MPa	12.6	10.8	9.5	8.7	8.4	8.4

則從反應開始到20min時，以CO表示的平均反應速率=      ，該溫度下平衡常數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已達平衡的是       ；
A．2 v (H₂)_正=" v" (CH₃OH)_逆      
B．容器內氣體的平均摩爾質量保持不變
C．容器中氣體的壓強保持不變    
D．單位時間內生成 n molCO 的同時生成 2n molH₂
（Ⅱ）回答下列問題：
（1）體積均為100mL pH=2的CH₃COOH與一元酸HX，加水稀釋過程中pH與溶液體積的關系如圖所示，
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

Ⅰ（1）CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)  △H=" -116" KJ/mol  
（2）0.0125mol/(L·min)；  4 (mol/L)^-2；  減小。
（3）B C
Ⅱ（1）＞ ；   （2）9.9×10^－7 。

試題分析：Ⅰ（1）CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)  △H=" -116" KJ/mol  
（2）       CO(g)    +    2H₂(g)        CH₃OH(g)
起始：  1 mol          2 mol                  0 mol
變化：  x mol          2x mol                 x mol
平衡：（1－x）mol     2（1－x）mol            x mol
依題意有以下關系式：（依據物質的量之比等于壓強之比）
       x=0.5
所以從反應開始到20min時，以CO表示的平均反應速率：v(CO)=0.0125mol/(L·min)； 平衡常數：k＝ 
由第一小題可知該反應為放熱反應，當升高溫度時，平衡向著熱的方向，也就是逆向移動，因此平衡常數的數值減小。
（3）A．錯誤，正確的應該為： v (H₂)_正 =" 2" v (CH₃OH)_逆 ； B．因為正向是氣體物質的量減小的方向，而反應前后氣體總的質量是不變的，只要是正向移動，混合氣體的摩爾質量就會增大，反應就會減小，因此，容器內氣體的平均摩爾質量保持不變時，一定是化學反應達到平衡狀態之時，正確；C．同理，容器中氣體的壓強保持不變時，也是達到平衡狀態之時；D．單位時間內生成 n molCO 的同時生成 2n molH₂，這個關系式是永遠存在的。因此選：B C
Ⅱ（1）從圖中可以看出，加入相同量的水，HX的PH值變化大一點，也即HX這種酸酸性強一點，Ka(HX)＞Ka(CH₃COOH)；  
（2）依據電荷守恒，有以下關系式：c(CH₃COO^?)＋c(OH^-)＝c(Na⁺)＋c(H⁺)
所以有：c(CH₃COO^?)－c(Na⁺)＝c(H⁺)－c(OH^-)＝10^-6－10^-8＝9.9×10^－7