Question

(13分)按要求完成下列各小题。

(1)用CO₂来生产燃料甲醇的反应原理：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，某些化学键的键能数据如下表：

化学键	C－C	C－H	H－H	C－O	C=O	H－O
键能/kJ·mol-1	348	413	436	358	750	463

计算反应上述反应的焓变△H=_______________________

写出上述反应的平衡常数表达式K=__________________，若升高温度，则平衡常数K________(填“增大”或“减小”或“不变”)。该反应的△S______0(填“>”或“<”或“=”)，在 _________(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。

(2)在25℃下，向浓度均为0．01 mol・L^-1的MgCl₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，先生成__________沉淀(填化学式)，生成该沉淀的离子方程式为________________。

（已知25℃时K_sp[Mg(OH)₂]=1.8×10^-11，K_sp[Al(OH)₃]=3×10^-34。）

(3)某温度(t℃)时，测得0.01mol·L^-1的NaOH溶液的pH＝11。在此温度下，将pH＝2的H₂SO₄溶液V_aL与pH＝12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液为中性，则V_a︰V_b＝                。

(4)在25℃时，将cmol·L^-1的醋酸溶液与0.02mol·L^-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性，用含c的代数式表示CH₃COOH的电离常数K_a=____________________。

 

Answer 1

【答案】

（13分）

(1) -178 kJ·mol^-1 (2分)， (1分)，减小(1分)，<(1分)，较低(1分)

(2)Al(OH)₃(1分)   Al³⁺+3NH₃·H₂O==Al(OH)₃↓+3NH₄⁺ (2分)

(3)10:1 (2分)

(4)2×10^—9/(c—0.02) (2分)

【解析】

试题分析：（1）反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，所以根据键能可知，该反应的反应热是△H＝750kJ/mol×2＋436kJ/mol×3－413kJ/mol3－463kJ/mol×3－358kJ/mol＝－178kJ/mol；化学常数是在一定条件下的可逆反应中，当可逆反应反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据反应的方程式可知，该反应的平衡常数是K＝；正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小；根据方程式可知，正反应是体积减小的，所以△S小于0；根据△G＝△H－T·△S可知，要使反应是自发的，则△G必需小于0，所以反应在较低的温度下是自发的。

（2）根据溶度积常数的表达式可知，生成氢氧化镁沉淀时需要的OH^－浓度是；同样可知生成氢氧化铝沉淀时需要的OH^－浓度是，所以首先生成的是氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式是Al³⁺+3NH₃·H₂O==Al(OH)₃↓+3NH₄⁺ 。

（3）0.01mol·L^-1的NaOH溶液的pH＝11，所以溶液中氢离子浓度是1×10^－11mol/L，而OH^－浓度是0.01mol/L，则该温度下水的离子积常数K _w=10。pH＝2的H₂SO₄溶液V_aL与pH＝12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液为中性，则，所以V_a︰V_b＝10:1。

（4）cmol·L^-1的醋酸溶液与0.02mol·L^-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性，所以根据电荷守恒可知、而溶液中氢离子浓度是1×10^－7mol/L.根据物料守恒可知，溶液中醋酸的浓度是0.5c－0.01，所以该温度下醋酸的电离常数K_a=＝2×10^—9/(c—0.02)。

考点：考查反应热的计算、平衡常数的应用、自发反应的判断、溶度积常数的计算、pH的计算以及电离常数的计算等

点评：在利用水的离子积常数进行有关计算时，必需注意水的离子积常数与温度有关系，由于电离是吸热的，所以水的离子积常数随温度的升高而增大，只有在常温常压下pH＝7的溶液才是显酸性的；同样平衡常数、溶度积常数以及电离平衡常数都是只与温度有关系的，且是在达到平衡状态对应的常数，所以在进行有关计算需要特别注意。