Question

【題目】甲酸是基本有機(jī)化工原料之一，廣泛用于農(nóng)藥、皮革、染料、醫(yī)藥和橡膠等工業(yè)。

(1)工業(yè)上利用甲酸的能量關(guān)系轉(zhuǎn)換圖如圖：

反應(yīng)的焓變________。

(2)某科學(xué)小組研究不同壓強(qiáng)條件對反應(yīng)的影響。下，在一個(gè)容積可變的密閉容器中，充入一定量的和，測得不同壓強(qiáng)下，平衡時(shí)容器內(nèi)氣體的濃度如下表：

試驗(yàn)編號	反應(yīng)壓強(qiáng)	物質(zhì)濃度
1		0.3	0.3	0.9
2				0.4
3		0.4	0.4

試回答以下問題：

①平衡時(shí)，實(shí)驗(yàn)1的正反應(yīng)速率________(填“>”、“<”或“=”)實(shí)驗(yàn)3的逆反應(yīng)速率。

②由實(shí)驗(yàn)1的數(shù)據(jù)可計(jì)算時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)________。

③________。

(3)經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)采用電還原法也可將轉(zhuǎn)化為甲酸根，同時(shí)還能提高的轉(zhuǎn)換效率。其電解原理如圖所示，下列敘述正確的是________。

A.極的電極反應(yīng)式為

B.電解過程中向極移動

C.極發(fā)生還原反應(yīng)并有氣體逸出

D.電解過程中濃度逐漸減小

(4)甲酸的用途之一是用于配制“緩沖溶液”，在這種溶液中加入少量的強(qiáng)酸蝕堿，溶液的變化不大，能保持溶液相對穩(wěn)定。(已知甲酸的電離平衡常數(shù))

①現(xiàn)將等濃度甲酸與甲酸鈉溶液混合，配成的緩沖溶液。用離子方程式表示將少量強(qiáng)堿加入緩沖溶液中，變化不大的原因是________。

②若用溶液配制為4的緩沖溶液，需加入________(答案保留一位小數(shù))溶液。

Answer 1

【答案】+31.4 ＜ 10 0.2 AD HCOOH+OH-=HCOO-+H2O 642.9

【解析】

根據(jù)蓋斯定律，求出反應(yīng)熱；根據(jù)題中數(shù)據(jù)平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)3的平衡濃度大于實(shí)驗(yàn)1的平衡濃度，判斷反應(yīng)速率大小；根據(jù)題中實(shí)驗(yàn)1數(shù)據(jù)，計(jì)算平衡常數(shù)K值；根據(jù)溫度不變，K值不變計(jì)算實(shí)驗(yàn)2中的a；根據(jù)緩沖溶液的原理解釋加入少量NaOH，酸堿中和，pH變化不大；根據(jù)緩沖溶液配制原理計(jì)算加入NaOH的體積。

(1)由圖示可知①HCOOH(g)CO (g)+H2O(g)△H=+72.6kJ/mol；②CO(g)+ O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ/mol；③H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=-241.8kJ/mol，利用蓋斯定律，將①+②-③可得HCOOH(g)CO2(g)+H2(g)的焓變△H=（+72.6kJ/mol）+（-283.0kJ/mol）-（-241.8kJ/mol）=+31.4kJ/mol；答案為+31.4。

(2)①實(shí)驗(yàn)1、2、3均在恒溫恒壓下進(jìn)行，由表中數(shù)據(jù)可知實(shí)驗(yàn)3平衡濃度比實(shí)驗(yàn)1的大，則壓強(qiáng)較大，反應(yīng)速率較大，平衡時(shí)，實(shí)驗(yàn)1的正反應(yīng)速率小于實(shí)驗(yàn)3的逆反應(yīng)速率；答案為＜。

②由△H=-31.4 kJ/mol可知，平衡常數(shù)K= ，代入實(shí)驗(yàn)1的數(shù)據(jù)即K==10；答案為10。

③反應(yīng)在相同溫度下進(jìn)行，平衡常數(shù)K不變，則K=10，可知K===10，解得a=0.2；答案為0.2。

(3)A．Sn與電源負(fù)極相連，Sn極為陰極，CO2得到電子發(fā)生還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為HCOO-，電極反應(yīng)為CO2+2e-+HCO3-=HCOO-+CO32-，故A正確；

B．電解過程中陽離子向陰極移動，則K+向陰極移動，即向Sn極移動，故B錯(cuò)誤；

C．Pt極為陽極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：2H2O-4e-=4H++O2↑，有O2逸出，故C錯(cuò)誤；

D．根據(jù)陰極電極反應(yīng)CO2+2e-+HCO3-=HCOO-+CO32-可知，電解過程中HCO3-濃度逐漸減小，故D正確；

答案為AD。

(4)①將少量強(qiáng)堿加入HCOOH-HCOONa緩沖溶液中，HCOOH可與NaOH反應(yīng)，導(dǎo)致pH變化不大，離子方程式為HCOOH+OH-=HCOO-+H2O；答案為：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O。

②若用100mL2molL-1HCOOH溶液配制pH為4即c(H+)=10-4mol/L的緩沖溶液，則由HCOOHHCOO-+H+可知，Ka===1.8×10-4，得出c(HCOO-)=1.8c(HCOOH)，原溶液中n(HCOOH)=0.2mol，設(shè)加入NaOH的物質(zhì)的量為x，因?yàn)?/span>NaOH與HCOOH發(fā)生HCOOH+NaOH=HCOONa+H2O可知，n(NaOH)=n(HCOO-)=n(HCOOH)消耗，因在同一體系中，體積一樣，由c(HCOO-)=1.8c(HCOOH)得出x=1.8(0.2-x)，解得x=0.12857mol，則需加入0.2molL-1NaOH溶液的體積為V(NaOH)= = =0.6429L=642.9mL；答案為642.9。