Question

10．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），壓強為P₁，達到平衡時壓強變?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為c（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)△G=△H-T△S＜0，反應(yīng)自發(fā)進行，據(jù)此判斷；
（2）根據(jù)壓強之比等于物質(zhì)的量之比求得平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量，進而求得濃度，根據(jù)平衡常數(shù)的定義進行計算；
（3）根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素找使平衡正向移動的方法；
Ⅱ．（1）草酸是二元弱酸存在電離平衡，分步電離；
（2）Na₂C₂O₄為強堿弱酸鹽，草酸根水解，溶液呈堿性，一級水解程度大于二級水解程度；
（3）根據(jù)反應(yīng)NH₃•H₂O+HC₂O₄^-═NH₄⁺+C₂O₄^2-+H₂O可知，平衡常數(shù)K=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）•c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）•c（{H}_{2}O）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）•c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}$=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+）}•c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）•c（{H}_{2}O）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）•c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}$•$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{{k}_{2}•k（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}{{k}_{W}}$計算．

解答 解：Ⅰ．（1）根據(jù)△G=△H-T△S＜0，反應(yīng)自發(fā)進行，該反應(yīng)是個體積增大的反應(yīng)，所以△S＞0，則△H＜0反應(yīng)自發(fā)進行，
故答案為：＜；
（2）設(shè)反應(yīng)生成的乙二醇為x，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
由且P₁：P₂=15：7可得：$\frac{2+3}{2-2x+3-3x+x}$=$\frac{15}{7}$，解得x=$\frac{2}{3}$，所以平衡時CO、H₂、的濃度依次為：$\frac{2}{3}$mol/L、1mol/L、$\frac{2}{3}$mol/L，k=$\frac{2/3}{（2/3）^2×1^3}$=1.5；
故答案為：1.5；
（3）使平衡體系中增大，即平衡向正反應(yīng)方程移動，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的濃度或及時將乙二醇從混合物中分離出來；
Ⅱ．（1）由題知H₂C₂O₄是一種二元弱酸，分步電離：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
故答案為：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
（2）H₂C₂O₄是二元弱酸，Na₂C₂O₄為強堿弱酸鹽，草酸根水解，溶液呈堿性，一級水解程度大于二級水解程度，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=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）•c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）•c（{H}_{2}O）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）•c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}$=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）•c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）•c（{H}_{2}O）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）•c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}$×$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{{k}_{2}•k（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}{{k}_{W}}$=$\frac{1.75×1{0}^{-5}×5.0×1{0}^{-5}}{1.0×1{0}^{-14}}$=8.75×10⁴；
故答案為：8.75×10⁴．

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