综合题14.0分
化学

8.一氧化碳在催化剂作用下能与H2、H2O、烯、炔等反应,是制备有机物的重要原料。工业上将CO和H2的混合气体在一定条件下可合成甲醇。

(1)已知在某温度和压强下:

①2CO(g)+O2(g)═2CO2(g) △H1kJ·mol-1

②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H2kJ•mol-1

③2CH3OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g) △H3kJ•mol-1

则CO(g)+2H2(g)⇌ CH3OH(g)  △H=_______________kJ•mol-1

(2)在一定温度下,若将10molCO和20molH2放入2L的密闭容器中,达平衡后测得CO的转化率为40%,则该反应的平衡常数为______________________;若此时再向该容器中投入10molCO、20molH2和10molCH3OH,判断平衡移动的方向是___________(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”);新平衡与原平衡相比,CO的物质的量分数___________(填“增大”、“不变”或“减小”).

(3) 一定条件下,CO可与粉末状的氢氧化钠作用生成甲酸钠。

①常温时,甲酸的电离平衡常数Ka=1.70×10-4。甲酸钠的水溶液呈碱性,请用离子反应方程式表示其原因_______,0.1mol/L的甲酸钠溶液pH约为_______(已知:lg17 ≈1.23, 计算结果保留一位小数)

②向20ml 0.1mol/L的甲酸钠溶液中小心滴加10ml 0.1mol/L的盐酸,混合液呈酸性,请按由大到小的顺序给溶液中离子浓度排序。

正确答案及相关解析

正确答案

(1)

(2)或1.85×10-2    正向移动  减小

(3)① HCOO- +H2O ⇌ HCOOH + OH-           8.4

② C(Na+)>C(HCOO-)>C(Cl-)>C(H+)>C(OH-

解析

(1)①2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H1

②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H2

③2CH3 OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H3

根据盖斯定律:①×1/2+②-③×1/2

得CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g);△H=

故答案为:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g);△H=

(2)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始浓度  5mol/L  10mol/L          0

转化浓度 2mol/L  4mol/L       2mol/L

平衡浓度3mol/L   6mol/L       2mol/L

考查方向

考查化学反应中有关反应热的计、算和化学平衡的影响因素以及溶液中离子浓度大小的判断,特别是考查学生利用平衡常数分析平衡移动的思维能力。

解题思路

(1)根据已知热化学方程式,结合盖斯定律计算求反应热;

(2)根据三行式计算化学反应的平衡常数,根据Qc和K的关系判断化学反应的方向;

(3)①根据甲酸的电离平衡常数判断甲酸为弱酸,所以甲酸钠为强碱弱酸盐显碱性;0.1mol/L的甲酸钠溶液pH可以根据水解平衡常数和电离平衡常数的关系求解,溶液中离子浓度排序可以根据反应后溶质的成分以及溶质的物质的量之比为、混合液呈酸性进行判断。

易错点

(1)不能灵活应用盖斯定律致错;

(2)没有理解平衡常数的特点致错;

(3)不能灵活应用电离平衡常数与水解平衡常数的关系求解。

知识点

无机非金属材料