Question

【題目】（Ⅰ）甲醇是重要的化學工業基礎原料和清潔液體燃料。工業上可利用CO或CO2來生產燃料甲醇。已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數如下表所示：

化學反應	平衡常數	溫度℃
		500	800
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)	K1	2．5	0．15
②H2(g)+CO2(g) H2O (g)+CO(g)	K2	1．0	2．50
③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O (g)	K3

（1）據反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3=_______（用K1、K2表示）。500℃時測得反應③在某時刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的濃度（mol/L）分別為0．8、0．1、0．3、0．15， 則此時 V正_____ V逆（填“ > ”、“=”或“<”）。

（2）在3 L容積可變的密閉容器中發生反應②，已知c(CO)-反應時間t變化曲線Ⅰ如圖所示，若在t0時刻分別改變一個條件，曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ和曲線Ⅲ。當曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ時，改變的條件是______________。當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時，改變的條件是_________________。

（3）一定條件下甲醇與一氧化碳反應可以合成乙酸。通常狀況下， 將a mol/L的醋酸與b mol/LBa(OH)2溶液等體積混合，反應平衡時，2c(Ba2＋)= c(CH3COO－)，用含a和b的代數式表示該混合溶液中醋酸的電離常數為________________。

（Ⅱ）已知草酸是一種二元弱酸，草酸氫鈉（NaHC2O4）溶液顯酸性。

（1）常溫下，向10 mL 0．01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0．01mol·L-1 NaOH溶液時，比較溶液中各種離子濃度的大小關系_________________________ ；

（2）稱取6．0g含H2C2O4·2H2O、KHC2O4和K2SO4的試樣，加水溶解配成250 mL 溶液。量取兩份此溶液各25 mL，分別置于兩個錐形瓶中。第一份溶液中加入2滴酚酞試液，滴加0．25mol·L-1 NaOH 溶液至20mL時，溶液由無色變為淺紅色。第二份溶液滴加0．10 mol·L-1 酸性KMnO4溶液至16mL時反應完全。則原試樣中H2C2O4·2H2O的的質量分數為_______ 。

Answer 1

【答案】K1·K2>加入催化劑將容器的體積(快速)壓縮至2L×10－7c(Na+)> c(HC2O4-)> c(H+)> c(C2O42-) > c(OH-)21%

【解析】(Ⅰ)(1)反應③3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)是氣體體積減小的反應△S＜0，依據反應①+②得到反應③，所以平衡常數K3=K1×K2，結合溫度變化分析，隨溫度升高，平衡常數減小，平衡逆向進行，所以判斷反應是放熱反應，焓變△H＜0，在500℃、2L的密閉容器中，進行反應③，測得反應③在某時刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的濃度(mol/L)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，Q==0.87＜K=2.5，反應正向進行，V正＞V逆；
(2)圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態，體積是可變的，是恒壓容器，說明改變的是加入了催化劑；
當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時一氧化碳物質的量增大，反應是氣體體積不變的反應，可變容器中氣體體積和濃度成反比，氣體物質的量不變，曲線Ⅰ，體積為3L，一氧化碳濃度為3mol/L，改變條件當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時，一氧化碳濃度為4.5mol/L，則體積壓縮體積為：3：V=4.5：3，V=2L，所以將容器的體積快速壓縮至2L符合；
(3)通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba(OH)2溶液等體積混合，溶液中溶質為醋酸鋇和氫氧化鋇，反應平衡時，2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，溶液呈中性，醋酸電離平衡常數依據電離方程式寫出K==×10-7L/mol；

(Ⅱ)(1)向10mL0.01molL-1的H2C2O4溶液滴加10mL 0.01molL-1NaOH溶液，草酸與氫氧化鈉恰好反應生成草酸氫鈉，由于草酸氫鈉溶液顯示酸性，則HC2O4-的電離程度大于其水解程度，所以c(C2O42-)＞c(H2C2O4)，由于氫離子來自水的電離和HC2O4-的電離，則c(H+)＞c(C2O42-)，HC2O4-的水解程度較小，則c(HC2O4-)＞c(C2O42-)，所以溶液中各離子濃度大小為：c(Na+)＞c(HC2O4-)＞c(H+)＞c(C2O42-)＞c(OH-)；
(2)氧化劑和還原劑物質的量之間的關系為：2MnO4-～5H2C2O4，滴加0.10mol/L酸性KMnO4溶液至16mL時反應完全，即消耗高錳酸根離子0.10mol/L×0.016L=0.0016mol，所以該溶液中還原劑的物質的量為：mol=4×10-3mol，20mL 0.25mol/L的氫氧化鈉溶液中含有氫氧化鈉的物質的量為：0.25mol/L×0.02L=5×10-3mol，設原樣品中含有H2C2O42H2O的物質的量為x，含有KHC2O4的物質的量為y，則：2x+y=5×10-3mol、x+y=4×10-3mol，
解得：x=10-3mol、y=3×10-3mol，
原樣品中含有H2C2O42H2O物質的量為：10-3mol×=0.01mol，
所以原試樣中H2C2O42H2O的質量分數為：×100%=21%。