Question

煤經(jīng)氣化和液化使其得以廣泛應(yīng)用．
工業(yè)上先將煤轉(zhuǎn)化為CO，再利用CO和水蒸氣反應(yīng)制H₂時(shí)，存在以下反應(yīng)：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
（1）向1L恒容密閉容器巾充入CO和H₂O（g），t℃時(shí)測得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表．

t/min	0	1	2	3	4
n（H2O）/mol	0.60	0.50	0.44	0.40	0.40
n（CO）/mol	0.40	0.30	0.24	0.20	0.20

則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
（2）相同溫度下，若向2L恒容密閉容器中充入lmolCO、4molH₂O（g）、2molCO₂、2molH₂，此時(shí)v_正

 

v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）已知CO（g）、H₂（g）、CH₃OH（1）的燃燒熱分別為a kJ/mol、b kJ/mol、c kJ/mol．
利用CO、H₂合成CH₃OH（1）的熱化學(xué)方程式為：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（l）△H=

 

．
（4）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，分析增加壓強(qiáng)對（3）中制備甲醇反應(yīng)的影響

 

．
（5）已知常溫下HCOOH的電離常數(shù)為K_a=2×10^-4，則HCOO^-的水解反應(yīng)HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-的平衡常數(shù)為K_h=

 

．
（6）常溫下，將amol/L的HCOOH溶液與

a

2

mol/L的NaOH溶液等體積混合后溶液顯

 

性（填“酸”、“堿”或“中”），此時(shí)溶液中各離子濃度由大到小的順序是

 

．
（7）常溫下，在a mol/L的HCOOH溶液中加入等體積的bmol/L的NaOH溶液至溶液呈中性，此時(shí)溶液中HCOOH的物質(zhì)的量濃度為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：

分析：（1）圖表數(shù)據(jù)分析，反應(yīng)在4min達(dá)到平衡，依據(jù)平衡常數(shù)概念計(jì)算，用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物的平衡濃度的冪次方乘積計(jì)算得到；
（2）依據(jù)反應(yīng)的濃度商計(jì)算和該溫度的平衡常數(shù)比較分析判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
（3）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需讓熱學(xué)方程式；
（4）根據(jù)壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動和反應(yīng)速率的影響知識來回答；
（5）寫出醋酸電離平衡常數(shù)、醋酸根離子水解平衡常數(shù)，水的離子積常數(shù)進(jìn)行比較，從而得出關(guān)系式，進(jìn)行計(jì)算即可；
（6）將amol/L的HCOOH溶液與

a

2

mol/L的NaOH溶液等體積混合后，得到的是甲酸和甲酸鈉的混合物，據(jù)此回答判斷；
（7）根據(jù)溶液中的電荷守恒以及物料守恒知識來計(jì)算．

解答： 解：（1）分析圖表數(shù)據(jù)，4min達(dá)到平衡狀態(tài)，
                CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol/L） 0.4      0.6      0       0
變化量（mol/L） 0.2      0.2      0.2    0.2
平衡量（mol/L） 0.2       0.4     0.2    0.2
K=

0.2×0.2

0.4×0.2

=0.5，故答案為：0.5；
（2）若向2L恒容密閉容器中充入lmolCO、4molH₂O（g）、2molCO₂、2molH₂，濃度商Q=

1×1

0.5×2

=1＞K=0.5，反應(yīng)逆向進(jìn)行，此時(shí)v（正 ）＜v（逆），
故答案為：＜；
（3）已知已知CO（g）、H₂（g）、CH₃OH（1）的燃燒熱分別為a kJ/mol、b kJ/mol、c kJ/mol．
CO（g）+

1

2

O₂（g）?CO₂（g）△H=-akJ?mol^-1 ①
2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（g）△H=-2bkJ?mol^-1 ②
CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）△H_l=-ckJ?mol^-1 ③
依據(jù)蓋斯定律①+②-③得到CO、H₂化合制得液態(tài)甲醇的熱化學(xué)方程式：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=（c-a-2b）kJ/mol，
故答案為：（c-a-2b）kJ/mol；
（4）對于平衡：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（l），增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，同時(shí)化學(xué)平衡正向移動，甲醇的產(chǎn)率會升高，故答案為：反應(yīng)速率加快，甲醇的產(chǎn)率會升高；
（5）Ka=

c(CH3COO-)?c(H+)

c(CH3COOH)

，Kh=

c(CH3COOH)?c(OH-)

c(CH3COO-)

，Kw=C（H⁺）?C（OH^-），所以K_a?K_h=K_w，K_h=

10-14

2×10-4

=5×10^-11，故答案為：5×10^-11；
（6）amol/L的HCOOH溶液與

a

2

mol/L的NaOH溶液等體積混合后，得到的是等濃度的甲酸鈉和甲酸的混合物，溶液顯示酸性，甲酸的電離程度大于甲酸根離子的水解程度，離子濃度大小順序是：c（HCOO^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；　
故答案為：酸；c（HCOO^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；　
（7）根據(jù)溶液顯示中性，所以c（OH^-）=c（H⁺），根據(jù)電荷守恒，得到c（HCOO^-）=c（Na⁺），根據(jù)物料守恒，溶液中c（HCOOH）=

a-b

2

mol/L，
故答案為：

a-b

2

mol/L．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)概念、化學(xué)平衡影響因素和計(jì)算的理解應(yīng)用、溶液中離子濃度大小比較等知識，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．