Question

5．乙二醇（）是一種重要的化工原料，
Ⅰ．在一定條件下以CO和H₂為原料可以合成乙二醇，反應(yīng)方程式如下：
2CO（g）+3H₂（g）?（g）△H=a kJ/mol
（1）該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，可以推出a＜0；（填“＞”“＜”或“=”）．
（2）在一定溫度下，向體積為1L的恒容密閉容器中充入2mol CO （g）和3mol H₂（g），壓強(qiáng)為P₁，達(dá)到平衡時(shí)壓強(qiáng)變?yōu)镻₂，且P₁：P₂=15：7，則該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K=1.5．
（3）只改變反應(yīng)的一個(gè)條件，能使平衡體系中增大的措施有降溫、加壓、增加CO的濃度或及時(shí)將乙二醇從混合物中分離出來．（寫兩條）
Ⅱ．乙二醇經(jīng)連續(xù)催化氧化后可得到乙二酸（HOOC-COOH），乙二酸俗稱草酸，分子式可以用H₂C₂O₄表示，H₂C₂O₄是一種二元弱酸，常溫下其電離平衡常數(shù)K₁=5.0×10^-2，K₂=5.0×10^-5
（1）H₂C₂O₄的電離方程式為H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-．
（2）Na₂C₂O₄溶液顯堿性（填“酸性”、“中性”或“堿性”），溶液中各離子濃度從大到小的順序?yàn)閏（Na⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）．
（3）已知常溫下NH₃•H₂O的電離平衡常數(shù)K=1.75×10^-5，常溫下，反應(yīng)NH₃•H₂O+HC₂O₄^-═NH₄⁺+C₂O₄^2-+H₂O的平衡常數(shù)K=8.75×10⁴．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根據(jù)反應(yīng)能自發(fā)的條件可知，熵增會(huì)使反應(yīng)自發(fā)，放熱也會(huì)使反應(yīng)自發(fā)，據(jù)此判斷；
（2）根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比求得平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量，進(jìn)而求得濃度，根據(jù)平衡常數(shù)的定義進(jìn)行計(jì)算；
（3）能使平衡體系中增大，即平衡向正反應(yīng)方程移動(dòng)，根據(jù)影響平衡移動(dòng)的條件答題；
Ⅱ．（1）草酸是二元弱酸存在電離平衡，分步電離；
（2）Na₂C₂O₄為強(qiáng)堿弱酸鹽，草酸根水解，溶液呈堿性，一級(jí)水解程度大于二級(jí)水解程度；
（3）根據(jù)反應(yīng)NH₃•H₂O+HC₂O₄^-═NH₄⁺+C₂O₄^2-+H₂O可知，平衡常數(shù)K=$\frac{c（NH{{\;}_{4}}^{+}）c（C{\;}_{2}O{\;}_{4}{\;}^{2-}）c（{H{\;}_{2}O）}^{\;}}{c（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）c（H{C}_{2}O{{\;}_{4}}^{-}）}$═$\frac{c（NH{{\;}_{4}}^{+}）c（C{\;}_{2}O{\;}_{4}{\;}^{2-}）c（{H{\;}_{2}O）}^{\;}}{c（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）c（H{C}_{2}O{{\;}_{4}}^{-}）}$•$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{{K}_{2}•{K}_{（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}}{{K}_{w}}$，據(jù)此計(jì)算；

解答 解：Ⅰ．（1）根據(jù)反應(yīng)能自發(fā)的條件可知，熵增會(huì)使反應(yīng)自發(fā)，放熱也會(huì)使反應(yīng)自發(fā)，該反應(yīng)為熵減的反應(yīng)，所以要使反應(yīng)自發(fā)，則△H＜0，所以a＜0，
故答案為：＜；
（2）利用三段式分析，
     根據(jù)反應(yīng)2CO（g）+3H₂（g）?（g）
起始（mol/L） 2       3            0
轉(zhuǎn)化（mol/L） 2x      3x           x
平衡（mol/L）2-2x    3-3x          x
有$\frac{2+3}{2-2x+3-3x+x}$=15：7，x=$\frac{2}{3}$，所以平衡時(shí)CO、H₂、的濃度依次是$\frac{2}{3}$mol/L、1mol/L、$\frac{2}{3}$mol/L，則該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{\frac{2}{3}}{（\frac{2}{3}）^{2}×{1}^{3}}$=1.5，
故答案為：1.5；
（3）能使平衡體系中增大，即平衡向正反應(yīng)方程移動(dòng)，該反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，所以可采取的措施有降溫、加壓、增加CO的濃度或及時(shí)將乙二醇從混合物中分離出來，
故答案為：降溫、加壓、增加CO的濃度或及時(shí)將乙二醇從混合物中分離出來；
Ⅱ．（1）酸是二元弱酸存在電離平衡，分步電離，電離方程式為：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
故答案為：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
（2）Na₂C₂O₄為強(qiáng)堿弱酸鹽，草酸根水解，溶液呈堿性，一級(jí)水解程度大于二級(jí)水解程度，所以溶液中離子濃度大小關(guān)系 為c（Na⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺），
故答案為：堿性；c（Na⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）；
（3）根據(jù)反應(yīng)NH₃•H₂O+HC₂O₄^-═NH₄⁺+C₂O₄^2-+H₂O可知，平衡常數(shù)K=$\frac{c（NH{{\;}_{4}}^{+}）c（C{\;}_{2}O{\;}_{4}{\;}^{2-}）c（{H{\;}_{2}O）}^{\;}}{c（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）c（H{C}_{2}O{{\;}_{4}}^{-}）}$═$\frac{c（NH{{\;}_{4}}^{+}）c（C{\;}_{2}O{\;}_{4}{\;}^{2-}）c（{H{\;}_{2}O）}^{\;}}{c（NH{\;}_{3}•H{\;}_{2}O）c（H{C}_{2}O{{\;}_{4}}^{-}）}$•$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{{K}_{2}•{K}_{（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}}{{K}_{w}}$=$\frac{1.75×10{\;}^{-5}×5.0×10{\;}^{-5}}{.0×1{0}^{-14}}$=8.75×10⁴，
故答案為：8.75×10⁴．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了弱電解質(zhì)的電離、電離平衡溶液的計(jì)算、離子濃度大小比較、平衡移動(dòng)的影響因素等，明確弱電解質(zhì)電離特點(diǎn)及平衡常數(shù)的運(yùn)用是解本題關(guān)鍵，難度中等．