Question

【题目】以下是对化学反应变化过程及结果的研究．按要求回答问题：
（1）已知：甲醇脱水反应2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g）△H1=﹣23.9kJmol﹣1
甲醇制烯烃反应2CH3OH（g）=C2H4 （g）+2H2O（g）D△H2=﹣29.1kJmol﹣1
乙醇异构化反应C2H5OH（g）=CH3OCH3（g））D△H3=+50.7kJmol﹣1
则乙烯气相直接水合反应：C2H4 （g）+H2O（g）=C2H5OH（g）的△H= ．
（2）在25℃下，将pH=a的氢氧化钠溶液与pH=b的醋酸溶液等体积混合，若两溶液恰好完全反应，则a+b14（填＞、“＜”或“=”）；该温度下醋酸的电离常数K=（用含a、b的式子精确表示）
（3）用一个离子方程式表示反应：100ml 3molL﹣1NaOH溶液中通入标准状况下4.48LCO2；所得溶液中离子浓度大小排列顺序为：；
（4）废氨水可以转化成氨，氨再设计成碱性燃料电池．图是该燃料电池示意图，产生的X气体可直接排放到大气中．a电极电极反应式为；T℃下，某研究员测定NH3H2O的电离常数为1.8×10﹣5 ， NH4+的水解平衡常数为1.5×10﹣8（水解平衡也是一种化学平衡，其平衡常数即水解常数），则该温度下水的离子积常数为 ， 请判断T25℃（填“＞”“＜”“=”）

Answer 1

【答案】
（1）﹣45.5kJ/mol
（2）＞；
（3）3OH﹣+2CO2═CO32﹣+HCO3﹣+H2O；C（Na+）＞C（HCO3﹣）＞C（CO32﹣）＞C（OH﹣）＞C（H+）
（4）2NH3+6OH﹣﹣6e﹣=N2+6H2O；2.7×10﹣13；＞
【解析】解：（1.）已知：甲醇脱水反应 ①2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H1=﹣23.9kJmol﹣1甲醇制烯烃反应 ②2CH3OH（g）═C2H4（g）+2H2O（g）△H2=﹣29.1kJmol﹣1乙醇异构化反应 ③C2H5OH（g）═CH3OCH3（g）△H3=+50.7kJmol﹣1 ， 根据盖斯定律①﹣②﹣③可得：C2H4（g）+H2O（g）═C2H5OH（g）△H=（﹣23.9+29.1﹣50.7）kJ/mol=﹣45.5kJ/mol，所以答案是：﹣45.5kJ/mol；
（2.）pH=a的氢氧化钠溶液中c（NaOH）=c（OH﹣）=10a﹣14mol/L，醋酸部分电离，则pH=b的醋酸溶液中c（醋酸）＞10﹣bmol/L，酸碱恰好中和，则酸的物质的量与碱的物质的量相等，则c（NaOH）=c（OH﹣）=10a﹣14mol/L=c（醋酸）＞10﹣bmol/L，所以10a﹣14＞10﹣b ， 则a+b＞14；c（醋酸）=c（NaOH）=10a﹣14mol/L，c（H+）=c（CH3COO﹣）=10﹣bmol/L，则醋酸的电离常数K= = = ，所以答案是：＞； ；
（3.）100mL 3molL﹣1的NaOH的物质的量=3mol/L×0.1L=0.3mol，标准状况下4.48LCO2的物质的量= =0.2mol，这样OH﹣：2CO2=3：2；离子方程式为：3OH﹣+2CO2═CO32﹣+HCO3﹣+H2O；反应后的溶液就是0.1mol的NaHCO3和0.1mol的Na2CO3 ， 无论碳酸钠还是碳酸氢钠，溶液都呈碱性，即：C（OH﹣）＞C（H+），溶液中氢氧根离子有两个来源，一个是碳酸根离子水解，一个是碳酸氢根离子水解，碳酸根离子水解程度大于碳酸氢根离子的水解，所以C（HCO3﹣）＞C（CO32﹣）＞C（OH﹣），故溶液中各离子浓度大小顺序是C（Na+）＞C（HCO3﹣）＞C（CO32﹣）＞C（OH﹣）＞C（H+），所以答案是：3OH﹣+2CO2═CO32﹣+HCO3﹣+H2O；C（Na+）＞C（HCO3﹣）＞C（CO32﹣）＞C（OH﹣）＞C（H+）；
（4.）在燃料电池中，可燃物充入负极区，所以NH3充入的a极作负极，产生的X气体为氧化产物，可直接排放到大气中，说明X对大气无污染，因此X为氮气，由该燃料电池示意图可知负极反应产物有水，由于是碱性电池，氢氧根离子也参与负极电极反应，综上所述可写出负极反应式：2NH3+6OH﹣﹣6e﹣=N2+6H2O；根据公式Kw=Kh×Kb，T℃下Kw=1.5×10﹣8×1.8×10﹣5=2.7×10﹣13；水的电离是吸热的，所以温度越高Kw越大，由于2.7×10﹣13＞1.0×10﹣14 ， 所以T＞25℃，所以答案是：2NH3+6OH﹣﹣6e﹣=N2+6H2O；2.7×10﹣13；＞．