Question

甲醇是一種非常好的燃料．熔點(diǎn)-97.8°C，沸點(diǎn)64.5°C．一定條件下，CO與H₂反應(yīng)可制得甲醇：CO+2H₂?CH₃OH，如圖1表示該反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中的能量變化：圖2表示100°C，在體積為2L的恒容容器中加入4molH₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化情況．

（1）已知CO的燃燒熱為283kJ/mol，H₂的燃燒熱為285.8kJ/mol，結(jié)合如圖1寫(xiě)出液態(tài)CH₃OH燃燒熱的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）根據(jù)如圖2計(jì)算：該溫度下，反應(yīng)CO（g）+2H（g）?CH₃OH（g）的平衡常數(shù)為

 

；10min后，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的

 

倍；改變下列條件，能提高CO轉(zhuǎn)化率的是

 

．
A．降低溫度  B．加催化劑  C．充入氬氣，使體系壓強(qiáng)增大
D．再充入1molCO和2molH₂ E．恒溫恒容改為恒溫恒壓
（3）已知：CH₃OH可以在一定條件下轉(zhuǎn)化為HCOOH，HCOOH和CH₃COOH性質(zhì)相似．25°C，0.1mol/LHCOOH溶液的pH＞1．室溫下，向0.1mol/L的HCOOH溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)溶液中離子濃度關(guān)系滿(mǎn)足：
c（HCOO^-）＜c（Na⁺）時(shí)，則反應(yīng)的情況可能為

 

．（填字母）
A．NaOH不足，HCOOH剩余  B．HCOOH與NaOH恰好完全反應(yīng)  C．NaOH過(guò)量．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,酸堿混合時(shí)的定性判斷及有關(guān)ph的計(jì)算

專(zhuān)題：

分析：（1）利用蓋斯定律計(jì)算；
（2）計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)等于生成的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積可求得平衡常數(shù)，根據(jù)阿伏加德羅定律可知壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)有利于提高CO轉(zhuǎn)化率；
（3）根據(jù)電荷守恒判斷出溶液中C（OH^-）＞C（H⁺），據(jù)此來(lái)分析HCOOH與NaOH的反應(yīng)情況．

解答： 解：（1）CO的燃燒熱為283kJ/mol，則CO的與氧氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-283kJ/mol①
H₂的燃燒熱為285.8kJ/mol，則H₂與氧氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol②
由圖1可知，CO與H₂反應(yīng)可制得甲醇的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H=-129kJ/mol③
根據(jù)蓋斯定律，則CH₃OH燃燒熱的熱化學(xué)方程式由①+②×2-③可得：
CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.6mol/L，
故答案為：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.6mol/L；
（2）根據(jù)平衡時(shí)CO的濃度為0.25mol/L可知，反應(yīng)消耗的H₂物質(zhì)的量為2×2L×0.75mol/L=3mol，則平衡時(shí)H₂的物質(zhì)的量濃度為0.5mol/L，根據(jù)平衡常數(shù)等于生成的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積可得，
k=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.75mol/L

0.25mol/L×(0.5mol/L)2

=12（mol/L）^-2；
平衡時(shí)n（CO）=0.5mol，n（H₂）=1mol，n（CH₃OH）=1.5mol，共3mol，
起始時(shí)，n（CO）=2mol，n（H₂））=4mol，共6mol，
根據(jù)阿伏加德羅定律可知壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，10min后，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的

3

6

倍，
A．因正反應(yīng)放熱，降低溫度可使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高CO的轉(zhuǎn)化率，故A正確；
B．加催化劑，平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率不變，故B錯(cuò)誤；
C．充入氬氣，使體系壓強(qiáng)增大，對(duì)于參加反應(yīng)的物質(zhì)來(lái)說(shuō)，濃度不變，平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率不變，故C錯(cuò)誤；
D．再充入1molCO和2molH₂壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高CO的轉(zhuǎn)化率，故D正確；
E．恒溫恒容改為恒溫恒壓，壓強(qiáng)較恒容時(shí)大，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高CO的轉(zhuǎn)化率，故E正確；
故答案為：12（mol/L）^-2；0.5；ADE；
（3）向0.1mol/L的HCOOH溶液中滴加NaOH溶液，無(wú)論反應(yīng)情況如何，溶液中均有電荷守恒：C（OH^-）+c（HCOO^-）=c（Na⁺）+C（H⁺），而溶液中c（HCOO^-）＜c（Na⁺），故可知溶液中C（OH^-）＞C（H⁺），溶液呈堿性．
A、NaOH不足，HCOOH有極少量剩余時(shí)，溶液可以呈堿性，故A選；
B．HCOOH與NaOH恰好完全反應(yīng)，完全生成HCOONa時(shí)，由于HCOONa是強(qiáng)堿弱酸鹽，水解顯堿性，故B選；
C．NaOH過(guò)量時(shí)，溶液一定顯堿性，故C選．
故選ABC．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡移動(dòng)以及平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算，題目難度較大，本題注意熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)．