Question

【題目】（Ⅰ）甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下表所示：

化學(xué)反應(yīng)	平衡常數(shù)	溫度℃
		500	800
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)	K1	2．5	0．15
②H2(g)+CO2(g) H2O (g)+CO(g)	K2	1．0	2．50
③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O (g)	K3

（1）據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3=（用K1、K2表示）。500℃時(shí)測得反應(yīng)③在某時(shí)刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的濃度（mol/L）分別為0.8、0.1、0.3、0.15， 則此時(shí) V正 V逆（填“ > ”、“=”或“<”）。
（2）在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，已知c(CO)-反應(yīng)時(shí)間t變化曲線Ⅰ如圖所示，若在t0時(shí)刻分別改變一個(gè)條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ和曲線Ⅲ。當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ時(shí)，改變的條件是。當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)，改變的條件是。

（3）一定條件下甲醇與一氧化碳反應(yīng)可以合成乙酸。通常狀況下， 將a mol/L的醋酸與b mol/LBa(OH)2溶液等體積混合，反應(yīng)平衡時(shí)，2c(Ba2＋)= c(CH3COO－)，用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)為。
（4）（Ⅱ）已知草酸是一種二元弱酸，草酸氫鈉（NaHC2O4）溶液顯酸性。
①常溫下，向10 mL 0．01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0．01mol·L-1 NaOH溶液時(shí)，比較溶液中各種離子濃度的大小關(guān)系 ；
②稱取6.0g含H2C2O4·2H2O、KHC2O4和K2SO4的試樣，加水溶解配成250 mL 溶液。量取兩份此溶液各25 mL，分別置于兩個(gè)錐形瓶中。第一份溶液中加入2滴酚酞試液，滴加0．25mol·L-1 NaOH 溶液至20mL時(shí)，溶液由無色變?yōu)闇\紅色。第二份溶液滴加0.10 mol·L-1 酸性KMnO4溶液至16mL時(shí)反應(yīng)完全。則原試樣中H2C2O4·2H2O的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。

Answer 1

【答案】
（1）K1·K2；>
（2）加入催化劑；將容器的體積(快速)壓縮至2L
（3） ×10－7
（4）c(Na+)> c(HC2O4-)> c(H+)> c(C2O42-)> c(OH-)；21%
【解析】(Ⅰ)(1)反應(yīng)③3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)是氣體體積減小的反應(yīng)△S＜0，依據(jù)反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，所以平衡常數(shù)K3=K1×K2 ， 結(jié)合溫度變化分析，隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡逆向進(jìn)行，所以判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，焓變△H＜0，在500℃、2L的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)③，測得反應(yīng)③在某時(shí)刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的濃度(mol/L)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，Q= =0.87＜K=2.5，反應(yīng)正向進(jìn)行，V正＞V逆；
(2)圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，體積是可變的，是恒壓容器，說明改變的是加入了催化劑；當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)一氧化碳物質(zhì)的量增大，反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，可變?nèi)萜髦袣怏w體積和濃度成反比，氣體物質(zhì)的量不變，曲線Ⅰ，體積為3L，一氧化碳濃度為3mol/L，改變條件當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)，一氧化碳濃度為4.5mol/L，則體積壓縮體積為：3：V=4.5：3，V=2L，所以將容器的體積快速壓縮至2L符合；
(3)通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba(OH)2溶液等體積混合，溶液中溶質(zhì)為醋酸鋇和氫氧化鋇，反應(yīng)平衡時(shí)，2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，溶液呈中性，醋酸電離平衡常數(shù)依據(jù)電離方程式寫出K= = ×10-7L/mol；
(4)①向10mL 0.01molL-1的H2C2O4溶液滴加10mL 0.01molL-1NaOH溶液，草酸與氫氧化鈉恰好反應(yīng)生成草酸氫鈉，由于草酸氫鈉溶液顯示酸性，則HC2O4-的電離程度大于其水解程度，所以c(C2O42-)＞c(H2C2O4)，由于氫離子來自水的電離和HC2O4-的電離，則c(H+)＞c(C2O42-)，HC2O4-的水解程度較小，則c(HC2O4-)＞c(C2O42-)，所以溶液中各離子濃度大小為：c(Na+)＞c(HC2O4-)＞c(H+)＞c(C2O42-)＞c(OH-)；
②氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之間的關(guān)系為：2MnO4-～5H2C2O4 ， 滴加0.10mol/L 酸性KMnO4溶液至16mL時(shí)反應(yīng)完全，即消耗高錳酸根離子0.10mol/L×0.016L=0.0016mol，所以該溶液中還原劑的物質(zhì)的量為： mol=4×10-3mol，20mL 0.25mol/L的氫氧化鈉溶液中含有氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：0.25mol/L×0.02L=5×10-3mol，設(shè)原樣品中含有H2C2O42H2O的物質(zhì)的量為x，含有KHC2O4的物質(zhì)的量為y，則：2x+y=5×10-3mol、x+y=4×10-3mol，
解得：x=10-3mol、y=3×10-3mol，原樣品中含有H2C2O42H2O物質(zhì)的量為：10-3mol× =0.01mol，
所以原試樣中H2C2O42H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： ×100%=21%。
故答案為：（1）K1·K2；>；（2）加入催化劑；將容器的體積(快速)壓縮至2L；（3）；（4）c(Na+)> c(HC2O4-)> c(H+)> c(C2O42-)> c(OH-)；21%
（1）由蓋斯定律確定三個(gè)反應(yīng)間的關(guān)系，從而確定三個(gè)平衡常數(shù)的關(guān)系；計(jì)算某時(shí)刻的Q，再與平衡常數(shù)K比較，確定反應(yīng)進(jìn)行的方向，從而得出正逆反應(yīng)速率的大��；
（2）根據(jù)影響平衡移動的因素分析判斷；
（3）先根據(jù)反應(yīng)確定溶液中所含微粒的濃度，再結(jié)合電離平衡常數(shù)的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算；
（4）混合后所得溶液中溶質(zhì)為NaHC2O4 ， 顯酸性，則電離大于水解，據(jù)此分析溶液中離子濃度大��；
根據(jù)消耗高錳酸鉀和NaOH的量，確定所取溶液中H2C2O4的量， 從而計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。