Question

按要求完成下列各小題．
（1）用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇的反應(yīng)原理：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表：

化學(xué)鍵	C-C	C-H	H-H	C-O	C=O	H-O
鍵能/kJ?mol-1	348	413	436	358	750	463

計算反應(yīng)上述反應(yīng)的焓變△H=

 

寫出上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=

 

，若升高溫度，則平衡常數(shù)K

 

（填“增大”或“減小”或“不變”）．該反應(yīng)的△S

 

0（填“＞”或“＜”或“=”），在

 

（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進行．
（2）在25℃下，向濃度均為0.01mol?L^-1的MgCl₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，先生成

 

沉淀（填化學(xué)式），生成該沉淀的離子方程式為

 

．
（已知25℃時K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Al（OH）₃]=3×10^-34．）
（3）某溫度（t℃）時，測得0.01mol?L^-1的NaOH溶液的pH=11．在此溫度下，將pH=2的H₂SO₄溶液V_aL與pH=12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液為中性，則V_a：V_b=

 

．
（4）在25℃時，將cmol?L^-1的醋酸溶液與0.02mol?L^-1NaOH溶液等體積混合后溶液剛好呈中性，用含c的代數(shù)式表示CH₃COOH的電離常數(shù)K_a=

 

．

Answer 1

考點：反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）依據(jù)反應(yīng)焓變△H=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和，依據(jù)平衡常數(shù)概念書寫平衡常數(shù)表達式，金屬得到焓變判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進行，依據(jù)反應(yīng)前后氣體體積變化判斷反應(yīng)的熵變；
（2）難溶電解質(zhì)的溶度積越小，加入氨水時越易生成沉淀；
（3）某溫度（t℃）時，測得0.01mol?L^-1的NaOH溶液的pH=11，據(jù)此計算離子積常數(shù)，將pH=2的H₂SO₄溶液V_aL與pH=12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液為中性說明氫離子和氫氧根離子物質(zhì)的量相同，列式計算；
（4）根據(jù)電荷守恒可知c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），溶液顯中性時c（OH^-）=c（H⁺），故c（CH₃COO^-）=c（Na⁺），根據(jù)溶液的pH值計算溶液中c（H⁺），根據(jù)鈉離子濃度計算c（CH₃COO^-），利用物料守恒計算溶液中c（CH₃COOH），溶液中存在平衡CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺，代入CH₃COOH的電離常數(shù)表達式K_a=

c(CH3COO-)c(H+)

c(CH3COOH)

計算．

解答： 解：（1）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），反應(yīng)焓變計算得到，△H=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和=2×750KJ/mol+3×436KJ/mol-463KJ/mol×2-（3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol）=-178KJ/mol；反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

，計算得到反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小，反應(yīng)前后氣體體積減小，所以△S＜0，依據(jù)△H-T△S＜0分析，反應(yīng)△H＜0，所以自發(fā)進行的條件是低溫下進行，
故答案為：-178KJ/mol；

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

；減��；＜；較低；
（2）難溶電解質(zhì)的溶度積越小，加入氨水時越易生成沉淀，已知25℃時K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Al（OH）₃]=3×10^-34，氫氧化鋁先沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al（OH）₃；Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）某溫度（t℃）時，測得0.01mol?L^-1的NaOH溶液的pH=11，據(jù)此計算離子積常數(shù)Kw=0.01mol/L×10^-11mol/L=10^-13（mol/L），將pH=2的H₂SO₄溶液V_aL與pH=12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液為中性說明氫離子和氫氧根離子物質(zhì)的量相同，10^-2×Va=

10-13

10-12

×Vb，得到Va：Vb=10：1，
故答案為：10：1；
（4）根據(jù)電荷守恒可知c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），溶液顯中性時c（OH^-）=c（H⁺），故c（CH₃COO^-）=c（Na⁺），溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（CH₃COO^-）=c（Na⁺）=

1

2

×0.02mol?L^-1=0.01mol?L^-1，故混合后溶液中c（CH₃COOH）=

1

2

×cmol?L^-1-0.01mol?L^-1=（0.5c-0.01）mol/L，CH₃COOH的電離常數(shù)K_a=

10-7×0.01

(0.5c-0.01)

=

2×10-9

c-0.02

，
故答案為：

2×10-9

c-0.02

．

點評：本題考查了平衡常數(shù)、反應(yīng)熱計算、電離平衡、溶度積的應(yīng)用等，屬于拼合型題目，對學(xué)生的心理有較高的要求，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，難度中等．