Question

【題目】Ⅰ．CO和H2的混合氣體俗稱合成氣，是一種重要的工業(yè)原料氣，工業(yè)上利用天然氣（主要成分為CH4）與水進(jìn)行高溫重整制備合成氣。

（1）用甲烷與水蒸氣制備合成氣，每生成1mol合成氣，需要供給51.5 kJ熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_____________________________________________________。

（2）在一定溫度下，向體積為2L的密閉容器中充入0.40mol CH4和0.60mol H2O(g)，發(fā)生反應(yīng)： CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)。測(cè)得CH4和H2的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化如下表所示：

時(shí)間/min 物質(zhì)的濃度(mol/L)	0	1	2	3	4
CH4	0.2	0.13	0.1	0.1	0.09
H2	0	0.21	0.3	0.3	0.33

①該反應(yīng)第一次達(dá)平衡時(shí)的平衡常數(shù)K=_______________。

②3min時(shí)改變的反應(yīng)條件是__________________（只填一種條件的改變即可）。

（3）已知一定壓強(qiáng)下，溫度、投料比X[n(CH4)/n(H2O)]對(duì)該反應(yīng)的影響如圖所示。圖1中的兩條曲線所示投料比的關(guān)系X1 ______X2(填“=”、“>”或“<”)。

Ⅱ．（4）已知常溫下HCOOH的電離常數(shù)為，則HCOO—的水解反應(yīng)HCOO- + H2O HCOOH + OH-的平衡常數(shù)K h =__________________。

（5）常溫下，將a mol／L的HCOOH溶液與a/2mol／L的NaOH溶液等體積混合后，溶液中各離子濃度由大到小的順序是______________________________。

（6）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

【答案】CH4(g) + H2O(g)=CO(g) + 3H2(g) △H=+206kJ/mol0.135升高溫度或增大c（H2O）>5×c(HCOO－)>c(Na＋)>c(H＋) >c(OH－)(a-b)/2

【解析】

(1)根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法,先寫出方程式并標(biāo)注狀態(tài),再根據(jù)熱量與化學(xué)計(jì)量數(shù)計(jì)算焓變,則用甲烷與水蒸氣制備合成氣,每生成1mol合成氣,需要吸收51.5KJ熱量,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為: CH4(g) + H2O(g)=CO(g) + 3H2(g) △H=+206kJ/mol；

(2)①反應(yīng)方程式為: CH4(g) + H2O(g)=CO(g) + 3H2(g),
初起量（mol/L） 0.2 0.3 0 0
變化量（mol/L） 0.1 0.1 0.1 0.3
平衡量（mol/L） 0.1 0.2 0.1 0.3
所以；

②3min時(shí)改變的反應(yīng)條件,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,可能為升高溫度或增大H2O的濃度；

(3)碳水比X[n(CH4)/n(H2O)]值越大,平衡時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率越低,含量越高,故X1 ＞X2；

（4）醋酸的電離平衡常數(shù)為 ，醋酸根離子水解的平衡常數(shù)為：，已知 ，由以上公式可知 ；

（5）將a mol／L的HCOOH溶液與a/2mol／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－)；

（6）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。