Question

【題目】Ⅰ.下表1是室溫下，幾種弱酸的電離平衡常數(shù)(Ka) 和弱堿的電離平衡常數(shù)(Kb)

表1

酸或堿	電離常數(shù)(ka或kb)
CH3COOH	1.75×l0-5
檸檬酸 (H3C6H5O7)	Kal=7.4×l0-4 Ka2=1.73×10-5 Ka3=4.0×l0-7
NH3·H2O	Kb=1.75×l0-5

請回答下面問題：

（1）用蒸餾水稀釋0.1mol/L的醋酸溶液，下列選項中一定變小的是____________

A. B.c(H+) C.c(OH-)·c(H+) D.

（2）CH3COONH4的水溶液 呈_________(選填“酸性”、“ 中性”、“ 堿性”)。

（3）濃度為0.10mol/L檸檬酸氫二鈉(Na2HC6H5O7) 溶液顯________(填“酸”、“ 中”、“ 堿”)性，通過計算說明其原因____________。

Ⅱ.（1）乙醇是重要的化工產(chǎn)品和液體燃料，可以利用下列反應(yīng)制取乙醇。2CO2(g)-6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2Og) △H=akJ/mol，在一定壓強下，測得上述反應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)如下表。

溫度（K） CO2轉(zhuǎn)化率 n（H2）/n（CO2）	500	600	700	800
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28% /td>	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析：

①上述反應(yīng)的α__________0(填“大于” 或“小于”)。

②在一定溫度下，提高氫碳(即)比。平衡常數(shù) K值________(填“增大”、“ 減小”、或“不變”)。

（2） 催化劑存在的條件下，在固定容積的密閉容器中投入一定量的CO和H2，同樣可制得乙醇(可逆反應(yīng))。該反應(yīng)過程中能量變化如圖所示：

在一定溫度下，向上述密閉容器中加入1molCO、3molH2及固體催化劑，使之反應(yīng)。平衡時，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量為QkJ，若溫度不變的條件下，向上述密閉容器中加入4molCO、12molH2及固體催化劑，平衡時，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量為wkJ，則w的范圍為___________。

（3）以乙醇蒸氣、空氣、氫氧化鈉溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池，其工作原理與甲烷燃料電池原理相類似。該電池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式是__________________。使用上述乙醇燃料電池電解(Pt 電極)一定濃度的Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為____________________，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A 的化學(xué)式為____________________。

Answer 1

【答案】 B 中性 酸性 因為Ka3=4.0×10-7，Kh2=1×10-14/ (1.73×10-5)<Ka3 所以顯酸性 小于 不變 4Q<w<2E2 CH3CH2OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 4CO32--4e-+2H2O=4HCO3-+O2 H2

【解析】Ⅰ.（1）用蒸餾水稀釋0.1mol/L的醋酸溶液的過程中，醋酸的電離度變大，但是其電離常數(shù)K不變，均變小，故A. 變大； B.c(H+)變小； C.水的離子積c(OH-)·c(H+)不變；D. ，D不變，E變大。綜上所述，選項中一定變小的是B 。

（2）由表中數(shù)據(jù)可知，在室溫下醋酸和一水合氨的電離常數(shù)相同，故CH3COONH4的水溶液中醋酸根離子和銨根離子的水解程度相同，因此其溶液呈中性。

（3）濃度為0.10mol/L檸檬酸氫二鈉(Na2HC6H5O7)溶液，因為Ka3=4.0×10-7，Kh2=1×10-14/ (1.73×10-5)＜Ka3 ，即HC6H5O7-水解程度小于其電離程度，所以該溶液顯酸性。

Ⅱ.（1）①由表中數(shù)據(jù)可知，CO2轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故上述反應(yīng)的α小于0。

②平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，故在一定溫度下，提高氫碳(即)比，K值不變。

（2）由圖中信息可知，若２molCO和４molH2完全反應(yīng)生成１mol CH3CH2OH(g)和1mol H2Og)，可以放出E2kJ的熱量。在一定溫度下，向上述密閉容器中加入1molCO、3molH2及固體催化劑，使之反應(yīng)。平衡時，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量為QkJ，若溫度不變的條件下，向上述密閉容器中加入4molCO、12molH2及固體催化劑，投料是第一種情況的4倍、壓強大于第一種情況，因為增大加壓有利于乙醇的生成，所以平衡時，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量wkJ＞4QkJ，生成的乙醇一定小于2mol，則w＜2E2，則w的范圍為4Q＜w＜2E2。

（3）以乙醇蒸氣、空氣、氫氧化鈉溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池，，該電池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式是CH3CH2OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。使用上述乙醇燃料電池電解(Pt電極)一定濃度的Na2CO3溶液，由圖可知，碳酸根轉(zhuǎn)化為碳酸氫根，說明水電離的氫氧根離子放電生成氧氣，同時生成的氫離子與碳酸根離子結(jié)合生成了碳酸氫根，故陽極的電極反應(yīng)式為4CO32--4e-+2H2O=4HCO3-+O2↑，陰極上水電離的氫離子放電生成氫氣，故物質(zhì)A的化學(xué)式為H2。