Question

【題目】甲醇是重要的化工原料，在有機合成中具有廣泛應用。

(1)用甲醇制取甲胺的反應為：CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)△H

已知該反應中相關化學鍵的鍵能數據如下：

共價鍵	C―O	H―O	N―H	C―N
鍵能／kJ·mol-1	351	463	393	293

則該反應的△H=______kJ·mol-1

(2)一定條件下，將2mol CO和6mol H2通入2L密閉容器中發生如下反應：

主反應：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H<0 Ⅰ

副反應：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H<0 Ⅱ

反應到t min時，達到平衡狀態。平衡時CH3OH的體積分數φ(CH3OH)隨溫度、壓強的變化如圖所示：

①圖中a___b(填“大于”或“小于”)。圖中Y軸表示溫度，其理由是_________；

②若反應II的平衡常數K值變小，則下列說法中正確的是___________(填序號)。

A．平衡均向正反應方向移動 B．平衡移動的原因是升高了溫度

C．達到新平衡后，φ(CH3OH)減小 D．容器中φ(CH3OCH3)增大

③平衡時，M點CH3OH的體積分數為12.5％，c(CH3OCH3)=0.1mol·L-1，則此時CO的轉化率為_____；用H2表示I的反應速率為_____mol·L-1·min-1。

(3)用NaOH溶液做CO2碳捕捉劑，在降低碳排放的同時也獲得了重要的化工產品Na2CO3。常溫下，若某次捕捉后得到pH=11的溶液，則溶液中c()∶c()=___________[已知H2CO3的電離平衡常數為：K1=4.4×107、K2=5×1011]，溶液中c(Na+)_______ c()+2c()(填“>”“<”或“=”)。

Answer 1

【答案】-12 小于 隨著Y值的增加，CH3OH的體積分數φ (CH3OH)減小，平衡逆向移動，若增大壓強，平衡會正向移動，故Y表示溫度 BC 56% 1：5
＞

【解析】

(1)設C―H的鍵能為xkJ/mol，反應CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)的△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能=(3x+351+463+ 393×3- 3x- 293- 393×2-463×2)kJ/mol=-12 kJ/mol；

(2)①副反應反應前后氣體分子數不變，若增大壓強，主反應正向移動，CH3OH的體積分數增大，根據圖示信息可判斷，隨著Y的增大CH3OH的體積分數減小，故X軸代表的是壓強，X軸上a點的數值比b點小；隨著Y值的增加，CH3OH的體積分數φ (CH3OH)減小，平衡逆向移動，若增大壓強，平衡會正向移動，故Y表示溫度；

②Ⅱ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H<0，若反應Ⅱ的平衡常數K值變小，平衡常數只與溫度有關，反應Ⅱ的正反應為放熱反應，故平衡移動的原因是升高了溫度，升高溫度兩個反應都逆向移動，容器中φ(CH3OCH3)減小，φ(CH3OH)也減小，所以正確的是BC；

③平衡時，M點CH3OH的體積分數為12.5％，c(CH3OCH3)=0.1mol·L-1，則n(CH3OCH3)=0.2mol，根據2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，分解的CH3OH為0.4mol，生成的水為0.2 mol，設CO轉化物質的量是x，則有：

則，解得x=1.12mol，此時CO的轉化率為；；用H2表示I的反應速率為： ；

(3)常溫下，pH=11的溶液，其c(H+)=10-11mol/L，c(OH-)=10-3mol/L，由+H2O+OH-得，根據溶液，代入相關數據可計算出溶液中c()∶c()=1:5，由電荷守恒原理得：c(Na+)+c(H+)=c()+2c()+c(OH-)，由于c(OH-)＞c(H+)，所以c(Na+)＞ c()+2c()。