Question

（16分）以下是對(duì)化學(xué)反應(yīng)變化過(guò)程及結(jié)果的研究。按要求回答問(wèn)題：

（1）已知：

甲醇脫水反應(yīng)①2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H1＝－23.9kJ·mol－1

甲醇制烯烴反應(yīng)②2CH3OH(g)＝C2H4 (g)＋2H2O(g) ?△H2＝－29.1kJ·mol－1

乙醇異構(gòu)化反應(yīng)③CH3CH2OH(g)＝CH3OCH3(g)+H2O?△H3＝＋50.7kJ·mol－1

則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的△H＝ 。

（2）在25℃下，將pH=a的氫氧化鈉溶液與pH=b的醋酸溶液等體積混合，若兩溶液恰好完全反應(yīng)，則a+b________14(填“>”、“<”或“=”)；該溫度下醋酸的電離常數(shù)K=__________(用含a、b的式子表示)。

（3）用一個(gè)離子方程式表示反應(yīng)：100ml 3mol·L-1NaOH溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48LCO2 ；所得溶液中離子濃度大小排列順序?yàn)椋? ；

（4）廢氨水可以轉(zhuǎn)化成氨，氨再設(shè)計(jì)成堿性燃料電池。下圖是該燃料電池示意圖，產(chǎn)生的X氣體可直接排放到大氣中。

a電極電極反應(yīng)式為 ；T℃下，某研究員測(cè)定NH3·H2O的電離常數(shù)為1.8×10－5，NH4+的水解平衡常數(shù)為1.5×10－8（水解平衡也是一種化學(xué)平衡，其平衡常數(shù)即水解常數(shù)），則該溫度下水的離子積常數(shù)為 ，請(qǐng)判斷T 25℃（填“＞”“＜”“＝”）。

Answer 1

（16分）（1）－45.5 kJ·mol－1（2分）（2）>;/mol

（3）3OH-+2CO2 == CO32－+HCO3－+H2O （2分） c(Na＋)＞c(HCO3－)＞c(CO32－)＞c(OH－)＞c(H＋)（3分）

（4）2NH3+6OH－－6e－ =N2+6H2O（2分）；2.7×10－13（2分）；＞（2分）

【解析】

試題分析：（1）①-②-③，整理可得C2H4 (g)＋2H2O(g)= CH3CH2OH(g) △H=－45.5 kJ·mol－1；（2）在25℃下，將pH=a的氫氧化鈉溶液,c(OH-)=10(a-14)mol/L與pH=b的醋酸溶液等體積混合，若兩溶液恰好完全反應(yīng)，則n(NaOH) =n(CH3COOH)。由于醋酸是弱酸，部分電離在溶液中存在電離平衡，所以c(CH3COOH)>c(H+)=10-bmol/L.如果醋酸是強(qiáng)酸，則c(OH-)=10(a-14)= 10-bmol/L= c(H+)；a+b=14，但是醋酸是弱酸，酸的濃度大于氫離子的濃度，所以a+b>14；該溫度下醋酸的電離常數(shù)K=。（3）n(NaOH)=0.1L×3mol/L=0.3mol,n(CO2)= 4.48L÷22.4L/mol=0.2mol，則反應(yīng)方程式是：3OH-+2CO2 == CO32－+HCO3－+H2O反應(yīng)后得到的溶液是Na2CO3和NaHCO3按照1:1混合的混合溶液。由于CO32-的水解和HCO3-的水解，消耗水電離產(chǎn)生的H+，使溶液顯堿性，c(OH－)＞c(H＋)而且水解程度CO32-> HCO3-,所以c(HCO3－)＞c(CO32－)，但是鹽水解的程度是微弱的，所以c(CO32－)＞c(OH－)，根據(jù)物料守恒可知c(Na＋)的濃度最大。因此所得溶液中離子濃度大小排列順序?yàn)椋篶(Na＋)＞c(HCO3－)＞c(CO32－)＞c(OH－)＞c(H＋);（4）廢氨水可以轉(zhuǎn)化成氨，氨再設(shè)計(jì)成堿性燃料電池。產(chǎn)生的X氣體可直接排放到大氣中。在a電極氨氣被氧化為N2排到大氣中，該電極反應(yīng)式為2NH3+6OH－－6e－ =N2+6H2O；2.7×10－13（2分）；＞（2分）；T℃下，某研究員測(cè)定NH3·H2O的電離常數(shù)為1.8×10－5，’NH4+的水解平衡常數(shù)為1.5×10－8, 由于水電離產(chǎn)生的c(H+)=c(OH-),所以在該溫度下水的離子積常數(shù)為Kw=2.7×10-13,由于在該溫度下的水的離子積常數(shù)大于1.0×10-14，說(shuō)明水的電離受到了促進(jìn)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理：升高溫度，電離平衡向水電離的方向移動(dòng)，所以溫度T＞25℃。

考點(diǎn)：考查熱化學(xué)方程式的書(shū)寫、酸堿混合溶液的pH的計(jì)算、離子濃度大小比較、水的電離平衡常數(shù)的計(jì)算及影響因素的知識(shí)。