题目内容
【题目】(1)常温下,如果取0.1molL-1HA溶液与0.1molL-1NaOH溶液等体积混合(混合后溶液体积的变化忽略不计),测得混合液的pH=8。
①混合液中由水电离出的OH-浓度与0.1molL-1NaOH溶液中由水电离出的OH-浓度之比为_________;
②已知NH4A溶液为中性,又知将HA溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出,试推断(NH4)2CO3溶液的pH _____7(填“<”、“>”或“=”);相同温度下,等物质的量浓度的下列四种盐溶液按pH由大到小的排 列顺序为_________(填序号)。
a.NH4HCO3 b.NH4A c.(NH4)2CO3 d.NH4Cl.
(2)清洁能源具有广阔的开发和应用前景,可减小污染解决雾霾问题,其中甲醇、甲烷是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。
一定条件下用CO和H2合成CH3OH:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-105kJmol-1.向体积为2L的密闭容器中充入2molCO和4molH2,测得不同温度下容器内的压强(P:kPa)随时间(min)的变化关系如图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示:
①Ⅱ和Ⅰ相比,改变的反应条件是_________;
②反应Ⅰ在6min时达到平衡,在此条件下从反应开始到达到平衡时v(CH3OH)=_________;
③反应Ⅱ在2min时达到平衡,平衡常数K(Ⅱ)=_________;
④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低:T1_____T3(填“>”“<”“=”),判断的理由是_________;
(3)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。图甲所示装置中,以稀土金属材料为惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e=2O2-)
①c电极为_________正极,d电极上的电极反应式为_________;
②图乙是用惰性电极电解100mL 0.5molL-1 CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为_________;若a电极产生56mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=_________(不考虑溶液体积变化),若要使电解质溶液 恢复到电解前的状态,可加入_________(选填字母序号)
a.CuO b.Cu(OH)2 c.CuCO3 d.Cu2(OH)2CO3.
【答案】(1)① 107 ② > c>a>b>d
(2)① Ⅱ中使用催化剂 ②0.125 mol/(L·min) ③12 ④>
此反应为放热反应,降低温度,反应速率减慢,平衡向正反应方向移动
(3)①正极 CH4-8e-+4O2-=CO2↑+2H2O ②4OH--4e-=2H2O+O2↑ 1 (3)a c
【解析】
试题分析:(1)①盐溶液中c(OH-)==10-6 mol/L,0.1molL-1NaOH溶液中c(H+)等于由水电离出的氢氧根离子浓度,即c(H+)=c水电离(OH-)=
=10-13 mol/L,所以混合液中由水电离出的OH-浓度与0.1molL-1NaOH溶液中由水电离出的OH-浓度之比=10-6 mol/L:10-13 mol/L=107:1;
②将HA溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出,说明HA的酸性比碳酸的强,NH4A溶液为中性,说明相同条件下,氨水和HA的电离程度相同,所以(NH4)2CO3中铵根离子的水解程度小于碳酸根离子的水解程度,所以溶液的pH>7;NH4Cl是强酸弱碱盐,铵根离子水解导致溶液呈酸性;NH4A溶液中阴阳离子的水解程度相等,所以溶液呈中性,溶液的pH值大于氯化铵;
NH4HCO3溶液中铵根离子的水解程度小于碳酸氢根离子的水解程度,溶液呈碱性,(NH4)2CO3溶液中碳酸根的水解程度更大,pH值最大,故答案为c>a>b>d;
(2)①Ⅱ和Ⅰ相比反应速率加快,不影响平衡移动,正反应为气体物质的量减小的反应,应是使用催化剂;
②恒温恒容下,压强之比等于气体物质的量之比,故平衡时混合气体总物质的量为(2+4)mol×=3mol,则:
CO(g)+2H2 (g)CH3OH(g)物质的量减小 △n=2
起始量(mol):2 4 0
变化量(mol):1.5 3 1.5 6-3=3
平衡量(mol):0.5 1 1.5
则v(CH3OH)==0.125 mol/(L.min);
③Ⅱ、Ⅰ温度相同,平衡常数相同,平衡常数K(Ⅱ)=K==12;
④反应Ⅲ达平衡时所用的时间比反应Ⅰ达平衡时所用的时间长,化学反应速率快,且Ⅲ平衡时压强比I小,与I相比平衡正向移动,正反应为气体体积减小放热反应,应降低温度,故温度T1温度更高;
(3)①图甲是原电池,依据电流流向是从正极流向负极,c电极为正极,氧气得到电子发生还原反应,d电极为电池负极,甲烷失电子发生还原反应,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-离子,负极电极反应为:CH4+4O2-═CO2+2H2O+8e-;
②如图乙所示电解100mL0.5molL-1CuSO4溶液,发生的电解池反应为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,与电源正极相连的为阳极,溶液中 氢氧根离子失去电子发生氧化反应,电极反应为:4OH-═2H2O+O2↑+4e-;若a电极产生56mL(标准状况)气体为氧气,物质的量为0.0025mol,消耗氢氧根离子物质的量为0.01mol,溶液中生成氢离子物质的量为0.01mol,c(H+)=
=0.1mol/L,pH=-lg0.1=1;则所得溶液电解过程中CuSO4溶液每损失2个Cu原子,就损失2个 O原子,相当于损失一个CuO,为了使CuSO4溶液,恢复原浓度,应加入CuO,也可以加入CuCO3,符合恢复溶液浓度的定量关系,但不能加入Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3,因为CuCO3+H2SO4═CuSO
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