Question

9．二碳化學(xué)的研究在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義．
（1）在一定溫度和壓強(qiáng)下，已知：

化學(xué)鍵	C-H	C-O	O-H	C=O	O=O	C-C
鍵能（kJ•mol-1）	414	326	464	728	498	332

①CH₃CH₂OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃CHO（g）+H₂O（g）△H₁=203kJ•mol^-1．
②若2CH₃CHO（g）+O₂（g）?2CH₃COOH（g）反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，
則CH₃CH₂OH（g）+O₂（g）?CH₃COOH（g）+H₂O（g）△H₂ ＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2 ）將一定量CH₃CH₂OH和O₂充入恒溫、恒壓密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)2CH₃CH₂OH（g）+O₂（g）?2CH₃CHO（g）+2H₂O（g）至平衡狀態(tài)．下列圖象不合理的是B．

（3）己知：25℃，K_a（CH₃COOH）=1.75×10^-5，K_b（NH₃•H₂O）=1.75×10^-5，$\sqrt{1.75}$≈1.3，lgl.3≈0.1
①25℃，0．lmol•L^-1CH₃COOH 溶液的pH=2.9；將0.1mol•L^-1CH₃COOH溶液與0.1mol•L^-1的氨水等體積混合，所得溶液中離子濃度大小關(guān)系為c（CH₃COO^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-）．
②25℃，0.2mol•L^-1NH₄Cl溶液中NH₄⁺水解反應(yīng)的平衡常數(shù)Kh=5.7×10^-10 （保留2位有效數(shù)字）．
③25℃，向0.1mol•L^-1氨水中加入少量NH₄Cl固體，NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-的電離平衡逆（填“正”、“逆”或者“不”）移；請用氨水和某種銨鹽（其它試劑與用品自選），設(shè)計一個實驗證明NH₃•H₂O是弱電解質(zhì)取少量氨水于試管中，滴加2～3滴酚酞試液，再加入少量醋酸銨固體，充分振蕩后溶液紅色變淺．證明NH₃•H₂O是弱電解質(zhì)；．

Answer 1

分析 （1）①反應(yīng)焓變△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；
②若2CH₃CHO（g）+O₂（g）?2CH₃COOH（g）反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，△H＜0，結(jié)合熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算分析；
（2）恒溫、恒壓密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)2CH₃CH₂OH（g）+O₂（g）?2CH₃CHO（g）+2H₂O（g）至平衡狀態(tài)
A．氣體前后質(zhì)量不變，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量增大，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體體積增大，密度減小至不變；
B．氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量增加，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體平均摩爾質(zhì)量減小至不變
C．反應(yīng)進(jìn)行乙醛物質(zhì)的量增大，氧氣物質(zhì)的量減小；
D．乙醇轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)進(jìn)行增大至不變；
（3）①依據(jù)平衡常數(shù)計算溶液中氫離子濃度，PH=-lgc（H⁺）；將0.1mol•L^-1CH₃COOH溶液與0.1mol•L^-1的氨水等體積混合得到醋酸氨溶液．醋酸電離程度和一水合氨電離程度相同，水解程度相同溶液呈中性；
②25℃，0.2mol•L^-1NH₄Cl溶液中NH₄⁺水解，離子方程式為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kh=$\frac{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）c（{H}^{+}）}{c（N{{H}_{4}}^{+}）}$=$\frac{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）c（{H}^{+}）}{c（N{{H}_{4}}^{+}）}$×$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{Kw}{Kb}$；
③25℃，向0.1mol•L^-1氨水中加入少量NH₄Cl固體，溶解后銨根離子濃度增大，平衡逆向進(jìn)行，向稀氨水中滴入酚酞試液，然后改變銨根離子濃度觀察溶液顏色是否變化來判斷是否存在電離平衡．

解答 解：（1）①CH₃CH₂OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃CHO（g）+H₂O（g）△H₁=414KJ/mol×5+326KJ/mol+464KJ/mol+332KJ/mol+$\frac{1}{2}$×498KJ/mol-3×414KJ/mol-332KJ/mol-326KJ/mol-464KJ/mol-2×464KJ/mol=203 kJ•mol^-1 ，
故答案為：203 kJ•mol^-1；
②Ⅰ．CH₃CH₂OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃CHO（g）+H₂O（g）△H₁=203 kJ•mol^-1 ，
Ⅱ.2CH₃CHO（g）+O₂（g）?2CH₃COOH（g）△H₂=2（3×414KJ/mol+332KJ/mol+326KJ/mol+464KJ/mol）+498KJ/mol-2（3×414KJ/mol+332KJ/mol+326KJ/mol+464KJ/mol+728KJ/mol）=-958KJ/mol
蓋斯定律（Ⅰ×2+Ⅱ）×$\frac{1}{2}$得到：CH₃CH₂OH（g）+O₂（g）?CH₃COOH（g）+H₂O（g）△H=-552KJ/mol，△H₂ ＜0，
故答案為：＜；
（2）恒溫、恒壓密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)2CH₃CH₂OH（g）+O₂（g）?2CH₃CHO（g）+2H₂O（g）至平衡狀態(tài)
A．氣體前后質(zhì)量不變，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量增大，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體體積增大，密度減小至不變，圖象變化符合，故A不選；
B．氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量增加，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體平均摩爾質(zhì)量減小至不變，圖象變化趨勢錯誤，故B選；
C．反應(yīng)進(jìn)行乙醛物質(zhì)的量增大，氧氣物質(zhì)的量減小，圖象中變化趨勢正確，故C不選；
D．乙醇轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)進(jìn)行增大至不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D不選；
故答案為：B；
（3）①K_a（CH₃COOH）=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{{c}^{2}（{H}^{+}）}{0.1}$=1.75×10^-5，c（H⁺）=$\sqrt{1.75×1{0}^{-6}}$mol/L=1.3×10^-3mol/L，PH=-lg1.3×10^-3mol/L≈2.9，將0.1mol•L^-1CH₃COOH溶液與0.1mol•L^-1的氨水等體積混合得到醋酸氨溶液．醋酸電離程度和一水合氨電離程度相同，水解程度相同溶液呈中性，溶液中離子濃度關(guān)系為：c（CH₃COO^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-），
故答案為：2.9； c（CH₃COO^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-）；
②25℃，0.2mol•L^-1NH₄Cl溶液中NH₄⁺水解，離子方程式為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kh=$\frac{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）c（{H}^{+}）}{c（N{{H}_{4}}^{+}）}$=$\frac{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）c（{H}^{+}）}{c（N{{H}_{4}}^{+}）}$×$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{Kw}{Kb}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1.75×1{0}^{-5}}$=5.7×10^-10，
故答案為：5.7×10^-10；
③25℃，向0.1mol•L^-1氨水中加入少量NH₄Cl固體，銨根離子濃度增大，NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-的電離平衡逆向進(jìn)行，取少量稀氨水，滴入酚酞試液，溶液呈紅色，加入氯化銨晶體，溶液的紅色變淺，說明氨水存在電離平衡，氨水電離生成銨根離子和氫氧根離子，加入氯化銨晶體后，溶液中銨根離子濃度增大，使平衡向逆反應(yīng)方向移動，從而抑制氨水的電離，取少量氨水于試管中，滴加2～3滴酚酞試液，再加入少量醋酸銨固體，充分振蕩后溶液紅色變淺．證明NH₃•H₂O 是弱電解質(zhì)，
故答案為：逆；取少量氨水于試管中，滴加2～3滴酚酞試液，再加入少量醋酸銨固體，充分振蕩后溶液紅色變淺．證明NH₃•H₂O 是弱電解質(zhì)．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式焓變計算、蓋斯定律計算應(yīng)用、影響電離平衡、化學(xué)平衡因素、平衡標(biāo)志判斷、平衡常數(shù)計算等，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．