Question

甲醇是一种重要的化工原料。甲醇与水蒸气催化重整可获得清洁能源，具有广泛的应用前景。现有如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1mol CH₃OH和1molH₂O，一定条件下发生反应：CH₃OH (g)+ H₂O (g) CO₂(g) +3 H₂ (g)，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下表所示。 

时间 物质	0 min	10 min	30 min	60 min	70 min
CO2(mol/L)	0	0.2	0.6	0.8	0.8
CH3OH(mol/L)	1.0	0.8	0.4	0.2	0.2

 
①已知：CH₃OH (g)+ O₂ (g) CO₂(g) + 2H₂ (g) ?H₁= —192.9kJ/mol 
H₂(g)+O₂ (g) H₂ O(g) ?H₂= —120.9kJ/mol 
则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变△H₃=_____                    。 
②10~30 min内，氢气的平均反应速率v(H₂)＝___________mol/(L·min)。 
③该反应的平衡常数表达式为K=__________________。 
④下列措施中能使平衡时n(CH₃OH)／n(CO₂)减小的是(双选)___________。 
A．加入催化剂               B．恒容充入He(g)，使体系压强增大 
C．将H₂(g)从体系中分离     D．再充入1molH₂O 
（2）甲醇在催化剂条件下可以直接氧化成甲酸。 
①在常温下，用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20. 00 mL 0.1000 mol/L 甲酸溶液过程中，当混合液的pH=7时，所消耗的V(NaOH)___(填“＜”或“＞”或“＝”) 20. 00 mL。 
②在上述滴定操作中，若将甲酸换成盐酸，请在图中的相应位置画出相应的滴定曲线。(1滴溶液约0.04mL) 

Answer 1

（1）①－72.0kJ/mol   (3分)    
② 0.06 (3分)   
③
④CD (3分，全对才给分)   
（2）①＜ (2分) 
②(起点1(1分)；20.00mL对应7(1分)；两个突跃点(1分))(3分)

试题分析： （1）①根据盖斯定律和已知方程式，可得甲醇和水蒸气催化重整的方程式=①-②，所以焓变△H₃=?H₁—?H₂=" —192.9kJ/mol" +120.9kJ/mol=－72.0kJ/mol。
②根据已知方程式可得反应速率v(H2) =3v(CO2)=3×（0.6 mol/L－0.2 mol/L）÷20min="0.06" mol/(L·min)。
③参与该反应的都是气体，所以该反应的平衡常数表达式为。
④要使n(CH₃OH)／n(CO₂)减小，则采取的措施必须能使反应的平衡正向移动，所以A项加入催化剂不能改变平衡，A错误；B项恒容充入氦气，体系整体压强增大，但是实际参与反应的气体浓度没有发生改变，所以平衡不移动，B错误；C项将氢气从体系和中分离，氢气浓度减小，平衡正向移动，C可行；D项再充入H2O，同样使平衡正向移动，D可行；故选CD。
（2）①甲酸是一元弱酸，如果甲酸和等浓度的氢氧化钠等体积混合，则酸碱恰好完全中和生成甲酸钠盐溶液，但是甲酸钠水解呈碱性，所以要是混合后的溶液呈中性，则加入的碱应该小于20. 00 mL。
②若将甲酸换成盐酸，则恰好中和时溶液呈中性，且消耗的碱与酸体积相等都是20.00ml，所以用氢氧化钠滴定盐酸，其滴定曲线满足一般规律，起点pH=1，在终点处消耗氢氧化钠体积约为20.00ml，且溶液pH在4.3-9.7之间存在突变，根据描述画出滴定曲线图应该为: