Question

【題目】苯乙腈主要用于有機(jī)合成及生產(chǎn)醫(yī)藥，農(nóng)藥的中間體，對環(huán)境有危害。常溫常壓下，苯乙腈水解一般需加入酸堿催化劑。但研究人員發(fā)現(xiàn)，在近臨界水(指溫度在523～623K之間的壓縮液態(tài)水)中，不加任何催化劑的情況下，苯乙腈就能發(fā)生水解反應(yīng)生成苯乙酞胺：

C6H5CH2CN(l)＋H2O(l) C6H5CH2CONH2(l) △H

(苯乙腈) (苯乙酰胺)

請回答下列問題：

(1)已知近臨界水中，水的離子積常數(shù)為10－10，則此條件下，pH＝7的NaAc溶液中由水電離的c(H＋)＝________ mol·L－1。該反應(yīng)不加任何催化劑就能發(fā)生的主要原因是____________。

(2)研究反應(yīng)的平衡常數(shù)(記作lgK)與溫度(T)的關(guān)系，得到如圖1所示的關(guān)系，判斷該反應(yīng)的△H__________0(填“＞”“＜”或“＝”)。

(3)圖2表示其他條件不變時(shí)，溫度和時(shí)間對苯乙腈轉(zhuǎn)化率的影響曲線圖(不完整)。若圖中曲線對應(yīng)的溫度為523K，請你在原圖中作出溫度為583K的影響曲線。___________。

(4)下列儀器可用于測定苯乙腈相對分子質(zhì)量的是_________(填編號)。

A.元素分析儀 B.核磁共振儀 C.紅外光譜儀 D.質(zhì)譜儀

(5)水的用途很廣，可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫，工作示意圖如圖。通過控制開關(guān)連接K1或K2，可交替得到H2和O2。

①制H2時(shí)，連接______________，可得H2。

②改變開關(guān)連接方式，產(chǎn)生O2的電極反應(yīng)式__________________________。

③選用NiOOH、Ni(OH)2作為電極3材料的優(yōu)點(diǎn)(請結(jié)合電極反應(yīng)式進(jìn)行闡述)___________。

Answer 1

【答案】10-3 近臨界水中水的電離程度較大，產(chǎn)生的H+、OH-的濃度較大，可起到酸堿催化劑作用 ＜ D K1 4OH－-4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=4H++O2↑ 制H2時(shí)，電極3:Ni(OH)2+ OH-－e－=NiOOH+H2O，消耗電極1產(chǎn)生的OH-，制O2時(shí)，電極3：NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+ OH-，補(bǔ)充電極2消耗的OH-，電極3在上述反應(yīng)中得以循環(huán)使用

【解析】

（1）根據(jù)可知，NaAc溶液中由水電離的氫離子濃度和氫氧根濃度是相等的，所以水電離出的c(H＋)= 10-3mol/L；近臨界水指溫度在523～623K之間的壓縮液態(tài)水，溫度較高，升高溫度會促進(jìn)水的電離，電離出的氫離子和氫氧根濃度增大，可做酸堿催化劑，故答案為：10-3；近臨界水中水的電離程度較大，產(chǎn)生的H+、OH-的濃度較大，可起到酸堿催化劑作用。

（2）由圖1可知，升高溫度lgK減小，即K減小，說明升高溫度反應(yīng)逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：<。

（3）正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率減小，同時(shí)反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需時(shí)間減少，故答案為：。

（4）A.元素分析儀用于測定所含元素；

B.核磁共振儀用于測定分子中氫原子的種類和個數(shù)比；

C.紅外光譜儀用于測定分子中所含官能團(tuán)和化學(xué)鍵；

D.質(zhì)譜儀用于測定相對分子質(zhì)量；

故答案為：D。

（5）①當(dāng)需要生產(chǎn)氫氣時(shí)，氫元素的化合價(jià)降低，電解池中與電源負(fù)極相連的陰極發(fā)生還原反應(yīng)化合價(jià)降低，故答案為：K1；

②當(dāng)生產(chǎn)氧氣時(shí)，開關(guān)接K2，電極2為陽極產(chǎn)生氧氣，故答案為：；

③根據(jù)裝置圖可看出其優(yōu)點(diǎn)是：制氫氣時(shí)電極3發(fā)生反應(yīng)：，消耗電極1產(chǎn)生的OH-；制O2時(shí)，電極3發(fā)生反應(yīng)：，補(bǔ)充電極2消耗的OH-；電極3在上述反應(yīng)中得以循環(huán)使用。