Question

【题目】甲醇是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景。

（1）工业上常用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)的摩尔生成焓，其余类推。25℃101kPa时，CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的摩尔生成焓分别为-110.5kJ·mol-1、0、-201.2kJ·mol-1，则上述反应的△H=_____。

②某温度下，向容积为2L的密闭容器中加入1molCO和2molH2，发生上述反应，CO转化率随时间的变化如图所示：

该温度下反应的平衡常数为_______；若起始压强为9MPa，则10min时容器中的压强为_______；若保持其它条件不变，起始时加入2molCO和2molH2，达到平衡，相应的点可能是上图A、B、C、D中的____。

③若只改变反应的一个条件，能使平衡体系中增大的措施有_______________（答出两点即可）。

④若投料时CO与H2的物质的量之比恒定，温度、压强对CO平衡转化率的影响如图所示，如图中X点的v（逆）____________Y点的v（正）（填“>”“<”或“=”），理由是_____________。

（2）工业上常用CH3OH来制备HCOOH（甲酸）。已知25℃时，0.1mol·L-1HCOOH溶液的pH为2.3，则甲酸的电离度计算式为______；向0.1mol·L-1HCOOH溶液中加水或加入少量HCOONa晶体时，会引起同样变化的是_______（填编号）。

A．溶液的pH增大 B．HCOOH的电离程度增大

C．溶液的导电能力减弱 D．溶液中c（OH-）减小

Answer 1

【答案】 -90.7 kJ·mol-1 4.0 L2·mol-2 6.72 Mpa Ｂ 降温，加压或增加CO的浓度（1分，任答两点） ＜ Y点对应的温度和压强（浓度）都比X点高，温度升高，或压强增大，都会加快反应速率 ×100% （或10-1.3×100%） A

【解析】（1）①根据摩尔生成焓定义可知，△H=-201.2kJ·mol-1-（-110.5kJ·mol-1）-0=-90.7 kJ·mol-1。

②由图像可知，平衡时CO的转化率为50%。根据三段式可知，

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

起始浓度(mol/L) 0.5 1 0

转化浓度(mol/L) 0.25 0.5 0.25

平衡浓度(mol/L) 0.25 0.5 0.25

则该温度下反应的平衡常数为=4.0 L2·mol-2。

10min时，CO的转化率为38%。根据三段式可知，

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

起始物质的量(mol) 1 2 0

转化物质的量(mol) 0.38 0.76 0.38

平衡物质的量(mol) 0.62 1.24 0.38

相同的温度、体积下，压强之比等于物质的量之比， =，解得容器中的压强为6.72 Mpa。

若保持其它条件不变，起始时加入2molCO和2molH2，化学反应速率更快，达到平衡所需时间比原平衡的短，且CO的转化率更低，故选A。

③若只改变反应的一个条件，使平衡体系中增大，可使平衡正向移动，采取的措施有降温，加压或增加CO的浓度等。

④由图可知，图像上各点都为对应温度下的平衡点，即正逆反应速率相等。Y点对应的温度和压强（浓度）都比X点高，温度升高，或压强增大，都会加快反应速率，所以图中X点的v（逆）＜Y点的v（正）。

（2）25℃时，0.1mol·L-1HCOOH溶液的pH为2.3，则氢离子浓度为10-2.3 mol·L-1，所以已电离的甲酸浓度为10-2.3 mol·L-1，则甲酸的电离度为 ×100%。

向0.1mol·L-1HCOOH溶液中加水，甲酸的电离平衡正向移动，电离程度增大，但c(H+)减小，溶液的pH增大，溶液的导电能力减弱，c(OH-)增大；加入少量HCOONa晶体时，平衡逆向移动，电离程度减小，c(H+)减小，溶液的pH增大，溶液的导电能力增强，c(OH-)增大；故选A。