Question

甲醇是一種重要的化工原料。甲醇與水蒸氣催化重整可獲得清潔能源，具有廣泛的應用前景。現有如下實驗，在體積為1 L的密閉容器中，充入1mol CH₃OH和1molH₂O，一定條件下發生反應：CH₃OH (g)+ H₂O (g) CO₂(g) +3 H₂ (g)，測得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時間變化如下表所示。 

時間 物質	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 
則甲醇與水蒸氣催化重整反應的焓變△H₃=_____                    。 
②10~30 min內，氫氣的平均反應速率v(H₂)＝___________mol/(L·min)。 
③該反應的平衡常數表達式為K=__________________。 
④下列措施中能使平衡時n(CH₃OH)／n(CO₂)減小的是(雙選)___________。 
A．加入催化劑               B．恒容充入He(g)，使體系壓強增大 
C．將H₂(g)從體系中分離     D．再充入1molH₂O 
（2）甲醇在催化劑條件下可以直接氧化成甲酸。 
①在常溫下，用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20. 00 mL 0.1000 mol/L 甲酸溶液過程中，當混合液的pH=7時，所消耗的V(NaOH)___(填“＜”或“＞”或“＝”) 20. 00 mL。 
②在上述滴定操作中，若將甲酸換成鹽酸，請在圖中的相應位置畫出相應的滴定曲線。(1滴溶液約0.04mL) 

Answer 1

（1）①－72.0kJ/mol   (3分)    
② 0.06 (3分)   
③
④CD (3分，全對才給分)   
（2）①＜ (2分) 
②(起點1(1分)；20.00mL對應7(1分)；兩個突躍點(1分))(3分)

試題分析： （1）①根據蓋斯定律和已知方程式，可得甲醇和水蒸氣催化重整的方程式=①-②，所以焓變△H₃=?H₁—?H₂=" —192.9kJ/mol" +120.9kJ/mol=－72.0kJ/mol。
②根據已知方程式可得反應速率v(H2) =3v(CO2)=3×（0.6 mol/L－0.2 mol/L）÷20min="0.06" mol/(L·min)。
③參與該反應的都是氣體，所以該反應的平衡常數表達式為。
④要使n(CH₃OH)／n(CO₂)減小，則采取的措施必須能使反應的平衡正向移動，所以A項加入催化劑不能改變平衡，A錯誤；B項恒容充入氦氣，體系整體壓強增大，但是實際參與反應的氣體濃度沒有發生改變，所以平衡不移動，B錯誤；C項將氫氣從體系和中分離，氫氣濃度減小，平衡正向移動，C可行；D項再充入H2O，同樣使平衡正向移動，D可行；故選CD。
（2）①甲酸是一元弱酸，如果甲酸和等濃度的氫氧化鈉等體積混合，則酸堿恰好完全中和生成甲酸鈉鹽溶液，但是甲酸鈉水解呈堿性，所以要是混合后的溶液呈中性，則加入的堿應該小于20. 00 mL。
②若將甲酸換成鹽酸，則恰好中和時溶液呈中性，且消耗的堿與酸體積相等都是20.00ml，所以用氫氧化鈉滴定鹽酸，其滴定曲線滿足一般規律，起點pH=1，在終點處消耗氫氧化鈉體積約為20.00ml，且溶液pH在4.3-9.7之間存在突變，根據描述畫出滴定曲線圖應該為: