Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料。利用CO2和 H2在催化劑的作用下合成甲醇，有關(guān)反應(yīng)的反應(yīng)熱與平衡常數(shù)表示如下：

反應(yīng)1：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) △H1 K1

反應(yīng)2：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) △H2 K2

總反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) △H3 K3

(1)①△H3=_________(用△H1、△H2表示)。

②K3 =____________(用K1、K2表示)。

③在恒溫恒容的密閉容器中，能判斷總反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的依據(jù)是______(填番號)。

a.容器中的壓強(qiáng)保持不變

b.H2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變

c.有兩個C=O鍵斷裂的同時水分子中有兩個H-O鍵斷裂

d.化學(xué)平衡常數(shù)K保持不變

e.c(CO2) =c(H2O)

f.速率v (CO2) =v(H2O)

④在某溫度下，反應(yīng)體系達(dá)平衡時，增大體系的壓強(qiáng)，體系中，反應(yīng)1的平衡______移動(填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”和“不”)。

(2)以上平衡常數(shù)隨溫度變化的曲線如圖所示：

①則△H2_____△H3(填“大于”、“小于”或“等于”)，理由是______________。

②溫度為t1時，體系建立起化學(xué)平衡狀態(tài)，測得c(H2)=0.1 mol·L-1 ，c(CH3OH)：c(CO)=________。

(3)甲醇可用于制取氰化氫。已知：Ka(HCN) = 6.0×10-10，Kw=1×10-14氰化鈉水解的離子方程式為CN-+H2OHCN+OH-。

①該水解反的平衡常數(shù)的值Kh=_________。

②一種由等物質(zhì)的量濃度的NaCN和HCN組成的緩沖溶液，該溶液的pH____7 (“>”、“<”或“=”)。

Answer 1

【答案】 △H1+△H2 K1·K2 a、b、c 向正反應(yīng)方向 小于 由圖可知，隨著溫度升高，K1增大，則△H1>0，根據(jù)蓋斯定律知：△H3=△H1+△H2，所以△H2<△H3 0.01 1.67×10-5 >

【解析】(1)①反應(yīng)1：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) △H1，

反應(yīng)2：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) △H2，

根據(jù)蓋斯定律，將反應(yīng)1+反應(yīng)2得CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) △H3=△H1+△H2，故答案為：△H1+△H2；

②反應(yīng)相加，平衡常數(shù)相乘，因此K3 = K1K2，故答案為：K1·K2；

③a.該反應(yīng)屬于氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化的反應(yīng)，在恒溫恒容的密閉容器中，容器中的壓強(qiáng)保持不變，說明氣體的物質(zhì)的量不再變化，說明處于化學(xué)平衡狀態(tài)，正確；b.H2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變，說明處于化學(xué)平衡狀態(tài)，正確；c.有兩個C=O鍵斷裂的同時水分子中有兩個H-O鍵斷裂，說明正逆反應(yīng)速率相等，說明處于化學(xué)平衡狀態(tài)，正確；d.溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)始終保持不變，不能說明處于化學(xué)平衡狀態(tài)，錯誤；e.c(CO2) =c(H2O) ，不能說明處于化學(xué)平衡狀態(tài)，錯誤；f.速率v (CO2) =v(H2O)未注明反應(yīng)方向，無法判斷是否為平衡狀態(tài)，錯誤；故選abc；

④在某溫度下，反應(yīng)體系達(dá)平衡時，增大體系的壓強(qiáng)，反應(yīng)②和總反應(yīng)均右移，因此反應(yīng)1的平衡也右移，故答案為：向正反應(yīng)方向；

(2)①由圖可知，隨著溫度升高，K1增大，則△H1>0，根據(jù)蓋斯定律知：△H3=△H1+△H2，所以△H2<△H3，故答案為：小于；由圖可知，隨著溫度升高，K1增大，則△H1>0，根據(jù)蓋斯定律知：△H3=△H1+△H2，所以△H2<△H3；

②溫度為t1時，兩者平衡常數(shù)相等，K1= ，K3=，因此 =，所以當(dāng)c(H2)=0.1 mol·L-1 ，c(CH3OH)：c(CO)= c2(H2)=0.01，故答案為：0.01；

(3)①Kh=====1.67×10-5，故答案為：1.67×10-5；

②根據(jù)Ka(HCN) = 6.0×10-10，Kh=1.67×10-5，可知由等物質(zhì)的量濃度的NaCN和HCN組成的混合溶液中以水解為主，溶液顯堿性，pH＞7，故答案為：＞。