Question

【题目】Ⅰ．CO和H2的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，工业上利用天然气（主要成分为CH4）与水进行高温重整制备合成气。

（1）用甲烷与水蒸气制备合成气，每生成1mol合成气，需要供给51.5 kJ热量。该反应的热化学方程式为_____________________________________________________。

（2）在一定温度下，向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH4和0.60mol H2O(g)，发生反应： CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)。测得CH4和H2的物质的量浓度随时间变化如下表所示：

时间/min 物质的浓度(mol/L)	0	1	2	3	4
CH4	0.2	0.13	0.1	0.1	0.09
H2	0	0.21	0.3	0.3	0.33

①该反应第一次达平衡时的平衡常数K=_______________。

②3min时改变的反应条件是__________________（只填一种条件的改变即可）。

（3）已知一定压强下，温度、投料比X[n(CH4)/n(H2O)]对该反应的影响如图所示。图1中的两条曲线所示投料比的关系X1 ______X2(填“=”、“>”或“<”)。

Ⅱ．（4）已知常温下HCOOH的电离常数为，则HCOO—的水解反应HCOO- + H2O HCOOH + OH-的平衡常数K h =__________________。

（5）常温下，将a mol／L的HCOOH溶液与a/2mol／L的NaOH溶液等体积混合后，溶液中各离子浓度由大到小的顺序是______________________________。

（6）常温下，在a mol／L的HCOOH溶液中加入等体积的bmol／L的NaOH溶液至溶液呈中性，此时溶液中HCOOH的物质的量浓度为______________________。

Answer 1

【答案】CH4(g) + H2O(g)=CO(g) + 3H2(g) △H=+206kJ/mol0.135升高温度或增大c（H2O）>5×c(HCOO－)>c(Na＋)>c(H＋) >c(OH－)(a-b)/2

【解析】

(1)根据热化学方程式的书写方法,先写出方程式并标注状态,再根据热量与化学计量数计算焓变,则用甲烷与水蒸气制备合成气,每生成1mol合成气,需要吸收51.5KJ热量,该反应的热化学方程式为: CH4(g) + H2O(g)=CO(g) + 3H2(g) △H=+206kJ/mol；

(2)①反应方程式为: CH4(g) + H2O(g)=CO(g) + 3H2(g),
初起量（mol/L） 0.2 0.3 0 0
变化量（mol/L） 0.1 0.1 0.1 0.3
平衡量（mol/L） 0.1 0.2 0.1 0.3
所以；

②3min时改变的反应条件,反应向正反应方向进行,可能为升高温度或增大H2O的浓度；

(3)碳水比X[n(CH4)/n(H2O)]值越大,平衡时甲烷的转化率越低,含量越高,故X1 ＞X2；

（4）醋酸的电离平衡常数为 ，醋酸根离子水解的平衡常数为：，已知 ，由以上公式可知 ；

（5）将a mol／L的HCOOH溶液与a/2mol／L的NaOH溶液等体积混合后，得到的是等浓度的甲酸钠和甲酸的混合物，溶液显示酸性，甲酸的电离程度大于甲酸根离子的水解程度，离子浓度大小顺序是：c(HCOO－)>c(Na＋)>c(H＋) >c(OH－)；

（6）根据溶液显示中性，所以c(OH-)=C(H+)，根据电荷守恒，得到c(HCOO-）=c(Na+)，根据物料守恒，溶液中c(HCOOH）=(a-b)/2 mol/L。