Question

16．请按下列要求填空：
（1）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H₂（g）+CO（g）═CH₃OH（g）?H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）?H=-41.3kJ•mol^-1
总反应：3H₂（g）+3CO（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）?H=-246.4kJ/mol．
（2）已知反应2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），某温度下的平衡常数为400，此温度下，在密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
浓度/（mol•L-1）	0.44	0.6	0.6

若加入CH₃OH后，经10min反应达到平衡，此时c（CH₃OH）=0.04mol•L^-1
（3）常温下，某水溶液M中存在的离子有：Na⁺、A^2-、HA^-、H^-、OH^-，存在的分子只有H₂O．请写出酸H₂A的第一步电离方程式H₂A=H⁺+HA^-．
（4）已知：K_sp[Mg（OH）₂]=2×10^-11，K_sp[Cu（OH）₂]=2×10^-20．向Mg²⁺、Cu²⁺均为0.1mol•L^-1的溶液中逐滴加入过量NaOH溶液，最终溶液中$\frac{c（M{g}^{2+}）}{c（C{u}^{2+}）}$=1×10^-9．
（5）在25℃下，将b mol•L^-1的醋酸与0.01mol•L^-1的氢氧化钠溶液等体积混合，溶液呈中性，用含b的代数式表示醋酸的电离常数K_a=$\frac{1{0}^{-9}}{b-0.01}$．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律，观察目标方程式可知，①×2+②+③，即得到3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g），故△H=2△H₁+△H₂+△H₃=-246.4kJ•mol^-1；
（2）根据平衡常数结合三行式计算平衡浓度；
（3）存在的微粒有A^2-、HA^-、H^-、OH^-，则H₂A第一步电离是完全的；
（4）K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=2×10^-11，K_sp[Cu（OH）₂]=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=2×10^-20，据此计算；
（5）根据电荷守恒分析；呈中性则c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）=0.005mol/L，以此计算．

解答 解：（1）①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；△H=-41.3kJ•mol^-1
依据盖斯定律计算，①×2+②+③，得到总反应的热化学方程式：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ/mol；
故答案为：-246.4kJ/mol；
（2）2CH₃OH（g）≒CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
某时刻浓度（mol•L^-1）：0.44       0.6         0.6
转化浓度（mol•L^-1）：2x            x           x
平衡浓度（mol•L^-1）：0.44-2x     0.6+x       0.6+x
K=$\frac{（0.6+x）^{2}}{（0.44-2x）^{2}}$，解得x=0.2mol/L，
故平衡时c（CH₃OH）=0.44mol/L-0.2mol/L×2=0.04mol/L，故答案为：0.04mol•L^-1；
（3）存在的微粒有A^2-、HA^-、H^-、OH^-，则H₂A第一步电离是完全的，第一步电离方程式为H₂A=H⁺+HA^-，故答案为：H₂A=H⁺+HA^-；
（4）K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=2×10^-11，K_sp[Cu（OH）₂]=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=2×10^-20，此时溶液中镁离子和铜离子浓度之比是$\frac{2×1{0}^{-20}}{2×1{0}^{-11}}$=1×10^-9，故答案为：1×10^-9；
（5）由电荷守恒可知，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CH₃COO^-），已知溶液中c（CH₃COO^-）═c（Na⁺），则c（H⁺）=c（OH^-），即溶液显中性；呈中性则c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）=0.005mol/L，所以用含a的代数式表示CH₃COOH的电离常数K_a=$\frac{1{0}^{-7}×0.005}{\frac{a}{2}-0.005}$=$\frac{1{0}^{-9}}{b-0.01}$．
故答案为：$\frac{1{0}^{-9}}{b-0.01}$．

点评 本题侧重学生分析能力及计算能力的考查，涉及盖斯定律的应用、弱电解质的电离、Ksp的计算以及电荷守恒的应用，题目难度中等．