Question

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0.01mol?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

考点：反应热和焓变,化学平衡常数的含义,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）依据反应焓变△H=反应物键能总和-生成物键能总和，依据平衡常数概念书写平衡常数表达式，金属得到焓变判断反应是放热反应，升温平衡逆向进行，依据反应前后气体体积变化判断反应的熵变；
（2）难溶电解质的溶度积越小，加入氨水时越易生成沉淀；
（3）某温度（t℃）时，测得0.01mol?L^-1的NaOH溶液的pH=11，据此计算离子积常数，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说明氢离子和氢氧根离子物质的量相同，列式计算；
（4）根据电荷守恒可知c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），溶液显中性时c（OH^-）=c（H⁺），故c（CH₃COO^-）=c（Na⁺），根据溶液的pH值计算溶液中c（H⁺），根据钠离子浓度计算c（CH₃COO^-），利用物料守恒计算溶液中c（CH₃COOH），溶液中存在平衡CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺，代入CH₃COOH的电离常数表达式K_a=

c(CH3COO-)c(H+)

c(CH3COOH)

计算．

解答： 解：（1）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），反应焓变计算得到，△H=反应物键能总和-生成物键能总和=2×750KJ/mol+3×436KJ/mol-463KJ/mol×2-（3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol）=-178KJ/mol；反应的平衡常数K=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

，计算得到反应是放热反应，升温平衡逆向进行，平衡常数减小，反应前后气体体积减小，所以△S＜0，依据△H-T△S＜0分析，反应△H＜0，所以自发进行的条件是低温下进行，
故答案为：-178KJ/mol；

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

；减小；＜；较低；
（2）难溶电解质的溶度积越小，加入氨水时越易生成沉淀，已知25℃时K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Al（OH）₃]=3×10^-34，氢氧化铝先沉淀，反应的离子方程式为：Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：Al（OH）₃；Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）某温度（t℃）时，测得0.01mol?L^-1的NaOH溶液的pH=11，据此计算离子积常数Kw=0.01mol/L×10^-11mol/L=10^-13（mol/L），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说明氢离子和氢氧根离子物质的量相同，10^-2×Va=

10-13

10-12

×Vb，得到Va：Vb=10：1，
故答案为：10：1；
（4）根据电荷守恒可知c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），溶液显中性时c（OH^-）=c（H⁺），故c（CH₃COO^-）=c（Na⁺），溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（CH₃COO^-）=c（Na⁺）=

1

2

×0.02mol?L^-1=0.01mol?L^-1，故混合后溶液中c（CH₃COOH）=

1

2

×cmol?L^-1-0.01mol?L^-1=（0.5c-0.01）mol/L，CH₃COOH的电离常数K_a=

10-7×0.01

(0.5c-0.01)

=

2×10-9

c-0.02

，
故答案为：

2×10-9

c-0.02

．

点评：本题考查了平衡常数、反应热计算、电离平衡、溶度积的应用等，属于拼合型题目，对学生的心理有较高的要求，掌握基础是关键，难度中等．