Question

1．乙酸是重要的化工原料，在生活、生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用．

（1）寫出乙酸在水溶液中的電離方程式CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺．若某溫度下，CH₃COOH（aq）與NaOH（aq）反應(yīng)的焓變△H=-46.8kJ•mol^-1，HCl（aq）與NaOH（aq）反應(yīng)的焓變△H=-55.6kJ•mol^-1，則CH₃COOH在水中電離的焓變△H=+8.8kJ•mol^-1．
（2）已知常溫下CH₃COOH的電離常數(shù)K=1.6×10^-5，該溫度下，1mol•L^-1CH₃COONa溶液pH約為9.4（已知lg2=0.3）．向pH=2的CH₃COOH溶液中加入pH=2的稀硫酸溶液，保持溶液溫度不變，溶液的pH將不變（填“變大”或“變小”或“不變”）．
（3）常溫下，向10mL 0.1mol•L^-1的CH₃COOH溶液中逐滴滴入0.1mol•L^-1的ROH溶液，所得溶液pH及導(dǎo)電性變化如圖1．下列分析正確的是CD．
A．b點(diǎn)導(dǎo)電能力最強(qiáng)，說(shuō)明ROH為強(qiáng)堿
B．b點(diǎn)溶液pH=5，此時(shí)酸堿恰好中和
C．c點(diǎn)溶液存在c（R⁺）＞c（CH₃COO^-）、c（OH^-）＞c（H⁺）
D．b～c任意點(diǎn)溶液均有c（H⁺）•c（OH^-）=K_W=1.0×10^-14
（4）近年來(lái)用乙烯和乙酸為原料、雜多酸作催化劑合成乙酸乙酯的新工藝，具有明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)．其合成的基本反應(yīng)如下：CH₂=CH₂（g）+CH₃COOH（l）$\stackrel{雜多酸}{?}$CH₃COOC₂H₅（l）
①在恒溫恒容容器中投入一定量的乙烯和足量的乙酸，下列分析正確的是BC．
A．當(dāng)乙烯斷開(kāi)1mol碳碳雙鍵的同時(shí)乙酸恰好消耗1mol，說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡
B．當(dāng)體系中乙烯的百分含量保持不變，說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡
C．達(dá)到化學(xué)平衡后再通入少量乙烯，再次達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，乙烯的濃度與原平衡相等
D．該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（C{H}_{3}{C}_{2}{H}_{5}）}{c（C{H}_{3}COOH）•c（C{H}_{2}=C{H}_{2}）}$
②乙烯與乙酸等物質(zhì)的量投料條件下，某研究小組在不同壓強(qiáng)下進(jìn)行了在相同時(shí)間點(diǎn)乙酸   乙酯的產(chǎn)率隨溫度的變化的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示．回答下列問(wèn)題：
溫度在60～80℃范圍內(nèi)，乙烯與乙酸反應(yīng)速率由大到小的順序是v（P₁）＞v（P₂）＞v（P₃）[用v（P₁）、v（P₂）、v（P₃）分別表示不同壓強(qiáng)下的反應(yīng)速率]．在壓強(qiáng)為P₁MPa、溫度超過(guò)80℃時(shí)，乙酸乙酯產(chǎn)率下降的原因可能是由圖象可知，P₁ MPa、80℃時(shí)反應(yīng)已達(dá)平衡且正反應(yīng)放熱，故壓強(qiáng)不變升高溫度平衡逆向移動(dòng)產(chǎn)率下降．根據(jù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，較適宜的生產(chǎn)條件是P₁MPa、80℃（填出合適的壓強(qiáng)和溫度）．為提高乙酸乙酯的合成速率和產(chǎn)率，可以采取的措施有通入乙烯氣體或增大壓強(qiáng)（任寫出一條）．

Answer 1

分析 （1）醋酸是弱酸存在電離平衡，CH₃COOH（aq）與NaOH（aq）反應(yīng)可分為兩步：①CH₃COOH在水溶液中電離CH₃COOH?H⁺+CH₃COO^-；②產(chǎn)生的H⁺與NaOH（aq）反應(yīng)，利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算，可得CH₃COOH在水溶液中電離的反應(yīng)熱；
（2）醋酸鈉水解離子方程式為CH₃COO^-+H₂O=CH₃COOH+OH^-，設(shè)溶液中c（OH^-）=xmol/L，CH₃COONa水解程度很小，計(jì)算時(shí)可將CH₃COO^-的平衡濃度看成是CH₃COONa溶液的濃度，所以該溶液水解平衡常數(shù)K=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$=$\frac{{K}_{W}}{{K}_{a}}$=$\frac{{x}^{2}}{1}$，據(jù)此計(jì)算出氫氧根離子濃度，然后計(jì)算出氫離子濃度，最后根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算；pH相等的二者混合后氫離子濃度不變，則溶液的pH不變；
（3）A．若ROH為強(qiáng)堿，b點(diǎn)加入10mL等濃度ROH溶液，反應(yīng)生成強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液呈堿性，而圖象中b點(diǎn)呈中性；
B．根據(jù)圖象中pH不會(huì)曲線判斷b點(diǎn)溶液的pH；
C．c點(diǎn)溶液的pH＞7，呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），根據(jù)電荷守恒分析；
D．水的離子積只受溫度的影響；
（4）①A．當(dāng)乙烯斷開(kāi)1mol碳碳雙鍵的同時(shí)乙酸恰好消耗1mol，表示的都是正反應(yīng)速率，無(wú)法判斷平衡狀態(tài)；
B．乙烯的百分含量保持不變，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不再變化；
C．根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{1}{c（C{H}_{2}=C{H}_{2}）}$分析；
D．乙酸和乙酸乙酯為液態(tài)，在平衡常數(shù)表達(dá)式中不能標(biāo)出；
②壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大；在壓強(qiáng)為P₁MPa、溫度超過(guò)80℃時(shí)，乙酸乙酯產(chǎn)率下降，說(shuō)明升溫平衡逆向進(jìn)行；選擇適宜條件使得乙酸乙酯產(chǎn)率達(dá)到最大，為提高乙酸乙酯的合成速率和產(chǎn)率，贏是改變的條件加快反應(yīng)速率且平衡正向進(jìn)行．

解答 解：（1）醋酸是弱酸存在電離平衡，電離方程式為：CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺；
CH₃COOH（aq）+OH^-（aq）═CH₃COO^-（aq）+H₂O（l）△H=-46.8kJ•mol^-1 ①
   H⁺（aq）+OH^-（aq）═H₂O（l）△H=△H=-55.6kJ•mol^-1 ②
用①-②可得CH₃COOH電離的熱化學(xué)方程式為：CH₃COOH（aq）?H⁺（aq）+CH₃COO^-（aq）△H=-46.8kJ•mol^-1-（-55.6kJ•mol^-1）=+8.8kJ•mol^-1，
故答案為：CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺；+8.8；
（2）醋酸鈉水解離子方程式為CH₃COO^-+H₂O=CH₃COOH+OH^-，設(shè)溶液中c（OH^-）=xmol/L，CH₃COONa水解程度很小，計(jì)算時(shí)可將CH₃COO^-的平衡濃度看成是CH₃COONa溶液的濃度，所以該溶液水解平衡常數(shù)K=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$=$\frac{{K}_{W}}{{K}_{a}}$=$\frac{{x}^{2}}{1}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1.6×1{0}^{-5}}$，解得：x=2.5×10^-5，溶液中c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2.5×1{0}^{-5}}$mol/L=4×10^-10mol/L，pH=-lgc（H⁺）=-lg4×10^-10=10-2lg2=9.4；
向pH=2的CH₃COOH溶液中加入pH=2的稀硫酸溶液，保持溶液溫度不變，氫離子濃度不變，則混合液的pH不變，
故答案為：9.4；不變；
（3）A．若ROH為強(qiáng)堿，b點(diǎn)加入10mL等濃度ROH溶液，反應(yīng)后溶質(zhì)為強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液呈堿性，而圖象中b點(diǎn)呈中性，說(shuō)明ROH為弱堿，且b點(diǎn)時(shí)二者恰好反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)圖象可知，b點(diǎn)溶液pH為7，故B錯(cuò)誤；
C．c點(diǎn)溶液的pH＞7，呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），根據(jù)電荷守恒可知c（R⁺）＞c（CH₃COO^-），故C正確；
D．水的離子積只受溫度的影響，則b～c任意點(diǎn)溶液中水的離子積不變，均有c（H⁺）•c（OH^-）=K_W=1.0×10^-14，故D正確；
故答案為：CD；
（4）①在恒溫恒容容器中投入一定量的乙烯和足量的乙酸，發(fā)生反應(yīng)為：CH₂=CH₂（g）+CH₃COOH（l）$\stackrel{雜多酸}{?}$CH₃COOC₂H₅（l）
A．當(dāng)乙烯斷開(kāi)1mol碳碳雙鍵的同時(shí)乙酸恰好消耗1mol，表示的都是正反應(yīng)速率，無(wú)法判斷正逆反應(yīng)速率是否相等，故A錯(cuò)誤；
B．當(dāng)體系中乙烯的百分含量保持不變，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡，故B正確；
C．由于該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{1}{c（C{H}_{2}=C{H}_{2}）}$，溫度不變則平衡常數(shù)不變，所以平衡時(shí)乙烯的濃度與原平衡相等，故C正確；
D．乙酸和乙酸乙酯為液態(tài)，在平衡常數(shù)表達(dá)式中不能標(biāo)出，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=$\frac{1}{c（C{H}_{2}=C{H}_{2}）}$，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC；
②CH₂═CH₂（g）+CH₃COOH（l）?CH₃COOC₂H₅（l），溫度一定壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)速率增大，圖象分析可知P₁＞P₂＞P₃，則溫度在60～80℃范圍內(nèi)，乙烯與乙酸酯化合成反應(yīng)速率由大到小的順序是v（P₁）＞v（P₂）＞v（P₃）；
在壓強(qiáng)為P₁MPa、溫度超過(guò)80℃時(shí)，乙酸乙酯產(chǎn)率下降的原因可能是：由圖象可知，P₁ MPa、80℃時(shí)反應(yīng)已達(dá)平衡且正反應(yīng)放熱，故壓強(qiáng)不變升高溫度平衡逆向移動(dòng)產(chǎn)率下降；
故答案為：由圖象可知，P₁ MPa、80℃時(shí)反應(yīng)已達(dá)平衡且正反應(yīng)放熱，故壓強(qiáng)不變升高溫度平衡逆向移動(dòng)產(chǎn)率下降；
④選擇適宜條件使得乙酸乙酯產(chǎn)率達(dá)到最大，圖象中乙酸乙酯產(chǎn)率最大的條件是：P₁ MPa、80℃，為提高乙酸乙酯的合成速率和產(chǎn)率，贏是改變的條件加快反應(yīng)速率且平衡正向進(jìn)行，可以增大反應(yīng)物濃度或增大壓強(qiáng)等，
故答案為：v（P₁）＞v（P₂）＞v（P₃）；由圖象可知，P₁ MPa、80℃時(shí)反應(yīng)已達(dá)平衡且正反應(yīng)放熱，故壓強(qiáng)不變升高溫度平衡逆向移動(dòng)產(chǎn)率下降；P₁MPa、80℃； 通入乙烯氣體或增大壓強(qiáng)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及反應(yīng)熱與焓變的應(yīng)用、弱電解質(zhì)的電離平衡、化學(xué)平衡及其影響、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、離子濃度大小比較等知識(shí)，題目難度較大，明確化學(xué)平衡及其影響為解答關(guān)鍵，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及綜合應(yīng)用能力．