Question

【题目】乙烯是重要的化工原料，用CO2催化加氢可制取乙烯：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H<0

（1）若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示，则该反应的△H=_______kJ/mol (用含a、b的式子表示)

（2）向1L容密闭容器中通入1 mol CO2和nmol H2，在一定条件下发生上述反应，测得CO2的转化率a(CO2)与反应温度、投料比X[]的关系如图所示。

①X1_______X2(填“>”“<”或“=”，下同)，平衡常数Ka____Kb____Kc。

②若B点时X=3，则平衡常数Kb=__________(代入数据列出算式即可)。

③下列措施能同时满足增大反应速率和提髙CO2转化率的是______________。

a.升高温度 b.加入催化剂 c.增大投料比X d.增加压强

e.将产物从反应体系中分离出来

（3）乙烯也可作为制备甲酸的基础工业原料，常温时，HCOOH的电离平衡常数Ka=1.8×l0-4mol·L-1，pH=12的HCOONa和含少量NaOH混合溶液中。

①书写HCOONa的水解离子反应方程式_________________。

②该溶液中离子浓度关系： =_________mol·L-1

③若0. lmol/L的HCOONa溶液中加入等体积的0.09mol/LHCOOH，配制了pH=6.8的溶液，则该溶液中微粒浓度由小到大的顺序为________________。(不考虑水分子)

Answer 1

【答案】 -2(b-a)或2(a-b) < = > c d HCOO- +H2O=HCOOH+OH- 1.8×106 c(OH-)<c(H+) <c (HCOOH) <c(Na+) <c (HCOO-)

【解析】（1）焓变等于生成物总能量减去反应物的总能量，所以由图可知，反应CO2(g)+3H2(g) C2H4(g)+2H2O △H=-（b-a）kJ/mol，故反应2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O △H=-2（b-a）kJ/mol；（2）①相同条件下，投料比越大，二氧化碳的转化率越大，根据图知，相同温度下X2的转化率大于X1，所以X1<X2；该反应正反应是放热反应，温度越高，其平衡常数越小，温度C>A=B，则平衡常数Ka=Kb>Kc；②若B点的投料比是3，X[]=3，向1L容密闭容器中通入1 mol CO2和nmol H2，则n=3，CO2的转化率a(CO2)=75%，

2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O (g)

开始时的浓度（mol/L） 1 3 0 0

改变的浓度（mol/L） 0.75 2.25 0.375 1.5

平衡时的浓度（mol/L） 0.25 0.75 0.375 1.5

则平衡常数Kb==；③反应2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O △H<0正反应是气体体积缩小的放热反应，a.升高温度，化学反应速率增大，平衡向逆反应方向移动，CO2转化率降低，选项a不选；b.加入催化剂，化学反应速率增大，平衡不移动，CO2转化率不变，选项b不选；c.增大投料比X，反应物H2的浓度增大，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，且CO2转化率转化率增大，选项c选；d.增加压强，化学反应速率增大，平衡向正反应方向移动，CO2转化率转化率增大，选项d选；答案选cd；（3）①HCOONa为强碱弱酸盐，水解显碱性，水解离子反应方程式为：HCOO- +H2O=HCOOH+OH-；②pH=12时，c(H+)=10-12mol/L，c(OH-)=10-2mol/L，Ka==1.8×l0-4mol·L-1， ==×Ka=×1.8×l0-4mol·L-1=1.8×106 mol·L-1；③混合溶液pH=6.8，故HCOOH的电离大于HCOO-的水解程度，等体积混合后，c(Na+)=0.05mol/L，c (HCOO-)>0.05mol/L，c (HCOOH)<0.045mol/L，c(H+)=10-6.8mol/L，c(OH-))=10-7.2mol/L，故该溶液中微粒浓度由小到大的顺序为：c(OH-)<c(H+) <c (HCOOH) <c(Na+) <c (HCOO-)。