Question

16．請(qǐng)按下列要求填空：
（1）利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下：
①2H₂（g）+CO（g）═CH₃OH（g）?H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）?H=-41.3kJ•mol^-1
總反應(yīng)：3H₂（g）+3CO（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）?H=-246.4kJ/mol．
（2）已知反應(yīng)2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），某溫度下的平衡常數(shù)為400，此溫度下，在密閉容器中加入CH₃OH，反應(yīng)到某時(shí)刻得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	CH3OH	CH3OCH3	H2O
濃度/（mol•L-1）	0.44	0.6	0.6

若加入CH₃OH后，經(jīng)10min反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)c（CH₃OH）=0.04mol•L^-1
（3）常溫下，某水溶液M中存在的離子有：Na⁺、A^2-、HA^-、H^-、OH^-，存在的分子只有H₂O．請(qǐng)寫(xiě)出酸H₂A的第一步電離方程式H₂A=H⁺+HA^-．
（4）已知：K_sp[Mg（OH）₂]=2×10^-11，K_sp[Cu（OH）₂]=2×10^-20．向Mg²⁺、Cu²⁺均為0.1mol•L^-1的溶液中逐滴加入過(guò)量NaOH溶液，最終溶液中$\frac{c（M{g}^{2+}）}{c（C{u}^{2+}）}$=1×10^-9．
（5）在25℃下，將b mol•L^-1的醋酸與0.01mol•L^-1的氫氧化鈉溶液等體積混合，溶液呈中性，用含b的代數(shù)式表示醋酸的電離常數(shù)K_a=$\frac{1{0}^{-9}}{b-0.01}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，觀察目標(biāo)方程式可知，①×2+②+③，即得到3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g），故△H=2△H₁+△H₂+△H₃=-246.4kJ•mol^-1；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)結(jié)合三行式計(jì)算平衡濃度；
（3）存在的微粒有A^2-、HA^-、H^-、OH^-，則H₂A第一步電離是完全的；
（4）K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=2×10^-11，K_sp[Cu（OH）₂]=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=2×10^-20，據(jù)此計(jì)算；
（5）根據(jù)電荷守恒分析；呈中性則c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）=0.005mol/L，以此計(jì)算．

解答 解：（1）①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；△H=-41.3kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算，①×2+②+③，得到總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ/mol；
故答案為：-246.4kJ/mol；
（2）2CH₃OH（g）≒CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
某時(shí)刻濃度（mol•L^-1）：0.44       0.6         0.6
轉(zhuǎn)化濃度（mol•L^-1）：2x            x           x
平衡濃度（mol•L^-1）：0.44-2x     0.6+x       0.6+x
K=$\frac{（0.6+x）^{2}}{（0.44-2x）^{2}}$，解得x=0.2mol/L，
故平衡時(shí)c（CH₃OH）=0.44mol/L-0.2mol/L×2=0.04mol/L，故答案為：0.04mol•L^-1；
（3）存在的微粒有A^2-、HA^-、H^-、OH^-，則H₂A第一步電離是完全的，第一步電離方程式為H₂A=H⁺+HA^-，故答案為：H₂A=H⁺+HA^-；
（4）K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=2×10^-11，K_sp[Cu（OH）₂]=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=2×10^-20，此時(shí)溶液中鎂離子和銅離子濃度之比是$\frac{2×1{0}^{-20}}{2×1{0}^{-11}}$=1×10^-9，故答案為：1×10^-9；
（5）由電荷守恒可知，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CH₃COO^-），已知溶液中c（CH₃COO^-）═c（Na⁺），則c（H⁺）=c（OH^-），即溶液顯中性；呈中性則c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）=0.005mol/L，所以用含a的代數(shù)式表示CH₃COOH的電離常數(shù)K_a=$\frac{1{0}^{-7}×0.005}{\frac{a}{2}-0.005}$=$\frac{1{0}^{-9}}{b-0.01}$．
故答案為：$\frac{1{0}^{-9}}{b-0.01}$．

點(diǎn)評(píng) 本題側(cè)重學(xué)生分析能力及計(jì)算能力的考查，涉及蓋斯定律的應(yīng)用、弱電解質(zhì)的電離、Ksp的計(jì)算以及電荷守恒的應(yīng)用，題目難度中等．