Как мы уже говорили, различное написание и произношение в русском языке топонимов Мехико и Мексика, которые по-испански звучат и пишутся одинаково, обусловлено традицией. Но постараемся ответить подробнее, ведь в истории этих названий много интересного.

Для начала заметим, что необычно уже само соотношение написания и произношения в испанском языке. Проиллюстрируем это утверждение на следующем примере: слово риоха (название самого известного испанского вина) по-испански пишется так: rioja. Звук [х] передается в испанском буквой j. Однако названия страны и столицы, которые по-испански звучат «Ме[х]ико», пишутся вовсе не с буквой j, а с буквой х: México. А ведь по современным правилам чтения при таком написании должно было бы произноситься «Ме[кс]ико».

Связано это вот с чем. Когда испанские завоеватели XVI века транскрибировали язык науатль, на котором говорили миштеки (предки нынешних мексиканцев), они применяли правила кастильского языка своего времени, и поэтому звук [ʃ] языка науатль  был передан ими буквой x. В кастильском языке XVIII века этот звук трансформировался в звук [j], а согласно орфографической реформе 1815 года слова, писавшиеся с x, но произносившиеся со звуком [j], стали писаться через букву j. Однако для таких топонимов, как México, Oaxaca, Texas и др., было сделано исключение: буква х сохранилась в написании по этимологическим и историческим причинам.

Почему же по-русски произношение названий столицы и страны не совпадает? Возможно, это связано с тем, что буква x в разные периоды истории испанского языка передавала разные звуки. Не исключено также, что в слове Ме[кс]ика отражается английское произношение, а в названии Мехико сохраняется испаноязычный вариант. Ср.: в названии американского штата Техас мы произносим [х], как и носители испанского языка, а в английском языке это слово произносится [tɛksəs]. Вообще нужно заметить, что в названиях городов и штатов, восходящих к испанскому языку, пишется и произносится именно х: Мехико, Оахака, Техас. Таким образом, необычно русское написание и произношение названия страны, а вовсе не ее столицы.

Корректно раздельное написание.