Question

【题目】Ⅰ.下表1是室温下，几种弱酸的电离平衡常数(Ka) 和弱碱的电离平衡常数(Kb)

表1

酸或碱	电离常数(ka或kb)
CH3COOH	1.75×l0-5
柠檬酸 (H3C6H5O7)	Kal=7.4×l0-4 Ka2=1.73×10-5 Ka3=4.0×l0-7
NH3·H2O	Kb=1.75×l0-5

请回答下面问题：

（1）用蒸馏水稀释0.1mol/L的醋酸溶液，下列选项中一定变小的是____________

A. B.c(H+) C.c(OH-)·c(H+) D.

（2）CH3COONH4的水溶液 呈_________(选填“酸性”、“ 中性”、“ 碱性”)。

（3）浓度为0.10mol/L柠檬酸氢二钠(Na2HC6H5O7) 溶液显________(填“酸”、“ 中”、“ 碱”)性，通过计算说明其原因____________。

Ⅱ.（1）乙醇是重要的化工产品和液体燃料，可以利用下列反应制取乙醇。2CO2(g)-6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2Og) △H=akJ/mol，在一定压强下，测得上述反应的实验数据如下表。

温度（K） CO2转化率 n（H2）/n（CO2）	500	600	700	800
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28% /td>	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

根据表中数据分析：

①上述反应的α__________0(填“大于” 或“小于”)。

②在一定温度下，提高氢碳(即)比。平衡常数 K值________(填“增大”、“ 减小”、或“不变”)。

（2） 催化剂存在的条件下，在固定容积的密闭容器中投入一定量的CO和H2，同样可制得乙醇(可逆反应)。该反应过程中能量变化如图所示：

在一定温度下，向上述密闭容器中加入1molCO、3molH2及固体催化剂，使之反应。平衡时，反应产生的热量为QkJ，若温度不变的条件下，向上述密闭容器中加入4molCO、12molH2及固体催化剂，平衡时，反应产生的热量为wkJ，则w的范围为___________。

（3）以乙醇蒸气、空气、氢氧化钠溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池，其工作原理与甲烷燃料电池原理相类似。该电池中负极上的电极反应式是__________________。使用上述乙醇燃料电池电解(Pt 电极)一定浓度的Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为____________________，阴极产生的物质A 的化学式为____________________。

Answer 1

【答案】 B 中性 酸性 因为Ka3=4.0×10-7，Kh2=1×10-14/ (1.73×10-5)<Ka3 所以显酸性 小于 不变 4Q<w<2E2 CH3CH2OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 4CO32--4e-+2H2O=4HCO3-+O2 H2

【解析】Ⅰ.（1）用蒸馏水稀释0.1mol/L的醋酸溶液的过程中，醋酸的电离度变大，但是其电离常数K不变，均变小，故A. 变大； B.c(H+)变小； C.水的离子积c(OH-)·c(H+)不变；D. ，D不变，E变大。综上所述，选项中一定变小的是B 。

（2）由表中数据可知，在室温下醋酸和一水合氨的电离常数相同，故CH3COONH4的水溶液中醋酸根离子和铵根离子的水解程度相同，因此其溶液呈中性。

（3）浓度为0.10mol/L柠檬酸氢二钠(Na2HC6H5O7)溶液，因为Ka3=4.0×10-7，Kh2=1×10-14/ (1.73×10-5)＜Ka3 ，即HC6H5O7-水解程度小于其电离程度，所以该溶液显酸性。

Ⅱ.（1）①由表中数据可知，CO2转化率随温度升高而减小，说明该反应为放热反应，故上述反应的α小于0。

②平衡常数只与温度有关，故在一定温度下，提高氢碳(即)比，K值不变。

（2）由图中信息可知，若２molCO和４molH2完全反应生成１mol CH3CH2OH(g)和1mol H2Og)，可以放出E2kJ的热量。在一定温度下，向上述密闭容器中加入1molCO、3molH2及固体催化剂，使之反应。平衡时，反应产生的热量为QkJ，若温度不变的条件下，向上述密闭容器中加入4molCO、12molH2及固体催化剂，投料是第一种情况的4倍、压强大于第一种情况，因为增大加压有利于乙醇的生成，所以平衡时，反应产生的热量wkJ＞4QkJ，生成的乙醇一定小于2mol，则w＜2E2，则w的范围为4Q＜w＜2E2。

（3）以乙醇蒸气、空气、氢氧化钠溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池，，该电池中负极上的电极反应式是CH3CH2OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。使用上述乙醇燃料电池电解(Pt电极)一定浓度的Na2CO3溶液，由图可知，碳酸根转化为碳酸氢根，说明水电离的氢氧根离子放电生成氧气，同时生成的氢离子与碳酸根离子结合生成了碳酸氢根，故阳极的电极反应式为4CO32--4e-+2H2O=4HCO3-+O2↑，阴极上水电离的氢离子放电生成氢气，故物质A的化学式为H2。