Question

【題目】乙烯是重要的化工原料，用CO2催化加氫可制取乙烯：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H<0

（1）若該反應體系的能量隨反應過程變化關系如圖所示，則該反應的△H=_______kJ/mol (用含a、b的式子表示)

（2）向1L容密閉容器中通入1 mol CO2和nmol H2，在一定條件下發生上述反應，測得CO2的轉化率a(CO2)與反應溫度、投料比X[]的關系如圖所示。

①X1_______X2(填“>”“<”或“=”，下同)，平衡常數Ka____Kb____Kc。

②若B點時X=3，則平衡常數Kb=__________(代入數據列出算式即可)。

③下列措施能同時滿足增大反應速率和提髙CO2轉化率的是______________。

a.升高溫度 b.加入催化劑 c.增大投料比X d.增加壓強

e.將產物從反應體系中分離出來

（3）乙烯也可作為制備甲酸的基礎工業原料，常溫時，HCOOH的電離平衡常數Ka=1.8×l0-4mol·L-1，pH=12的HCOONa和含少量NaOH混合溶液中。

①書寫HCOONa的水解離子反應方程式_________________。

②該溶液中離子濃度關系： =_________mol·L-1

③若0. lmol/L的HCOONa溶液中加入等體積的0.09mol/LHCOOH，配制了pH=6.8的溶液，則該溶液中微粒濃度由小到大的順序為________________。(不考慮水分子)

Answer 1

【答案】 -2(b-a)或2(a-b) < = > c d HCOO- +H2O=HCOOH+OH- 1.8×106 c(OH-)<c(H+) <c (HCOOH) <c(Na+) <c (HCOO-)

【解析】（1）焓變等于生成物總能量減去反應物的總能量，所以由圖可知，反應CO2(g)+3H2(g) C2H4(g)+2H2O △H=-（b-a）kJ/mol，故反應2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O △H=-2（b-a）kJ/mol；（2）①相同條件下，投料比越大，二氧化碳的轉化率越大，根據圖知，相同溫度下X2的轉化率大于X1，所以X1<X2；該反應正反應是放熱反應，溫度越高，其平衡常數越小，溫度C>A=B，則平衡常數Ka=Kb>Kc；②若B點的投料比是3，X[]=3，向1L容密閉容器中通入1 mol CO2和nmol H2，則n=3，CO2的轉化率a(CO2)=75%，

2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O (g)

開始時的濃度（mol/L） 1 3 0 0

改變的濃度（mol/L） 0.75 2.25 0.375 1.5

平衡時的濃度（mol/L） 0.25 0.75 0.375 1.5

則平衡常數Kb==；③反應2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O △H<0正反應是氣體體積縮小的放熱反應，a.升高溫度，化學反應速率增大，平衡向逆反應方向移動，CO2轉化率降低，選項a不選；b.加入催化劑，化學反應速率增大，平衡不移動，CO2轉化率不變，選項b不選；c.增大投料比X，反應物H2的濃度增大，反應速率增大，平衡向正反應方向移動，且CO2轉化率轉化率增大，選項c選；d.增加壓強，化學反應速率增大，平衡向正反應方向移動，CO2轉化率轉化率增大，選項d選；答案選cd；（3）①HCOONa為強堿弱酸鹽，水解顯堿性，水解離子反應方程式為：HCOO- +H2O=HCOOH+OH-；②pH=12時，c(H+)=10-12mol/L，c(OH-)=10-2mol/L，Ka==1.8×l0-4mol·L-1， ==×Ka=×1.8×l0-4mol·L-1=1.8×106 mol·L-1；③混合溶液pH=6.8，故HCOOH的電離大于HCOO-的水解程度，等體積混合后，c(Na+)=0.05mol/L，c (HCOO-)>0.05mol/L，c (HCOOH)<0.045mol/L，c(H+)=10-6.8mol/L，c(OH-))=10-7.2mol/L，故該溶液中微粒濃度由小到大的順序為：c(OH-)<c(H+) <c (HCOOH) <c(Na+) <c (HCOO-)。