Question

【题目】苯乙腈主要用于有机合成及生产医药，农药的中间体，对环境有危害。常温常压下，苯乙腈水解一般需加入酸碱催化剂。但研究人员发现，在近临界水(指温度在523～623K之间的压缩液态水)中，不加任何催化剂的情况下，苯乙腈就能发生水解反应生成苯乙酞胺：

C6H5CH2CN(l)＋H2O(l) C6H5CH2CONH2(l) △H

(苯乙腈) (苯乙酰胺)

请回答下列问题：

(1)已知近临界水中，水的离子积常数为10－10，则此条件下，pH＝7的NaAc溶液中由水电离的c(H＋)＝________ mol·L－1。该反应不加任何催化剂就能发生的主要原因是____________。

(2)研究反应的平衡常数(记作lgK)与温度(T)的关系，得到如图1所示的关系，判断该反应的△H__________0(填“＞”“＜”或“＝”)。

(3)图2表示其他条件不变时，温度和时间对苯乙腈转化率的影响曲线图(不完整)。若图中曲线对应的温度为523K，请你在原图中作出温度为583K的影响曲线。___________。

(4)下列仪器可用于测定苯乙腈相对分子质量的是_________(填编号)。

A.元素分析仪 B.核磁共振仪 C.红外光谱仪 D.质谱仪

(5)水的用途很广，可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。

①制H2时，连接______________，可得H2。

②改变开关连接方式，产生O2的电极反应式__________________________。

③选用NiOOH、Ni(OH)2作为电极3材料的优点(请结合电极反应式进行阐述)___________。

Answer 1

【答案】10-3 近临界水中水的电离程度较大，产生的H+、OH-的浓度较大，可起到酸碱催化剂作用 ＜ D K1 4OH－-4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=4H++O2↑ 制H2时，电极3:Ni(OH)2+ OH-－e－=NiOOH+H2O，消耗电极1产生的OH-，制O2时，电极3：NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+ OH-，补充电极2消耗的OH-，电极3在上述反应中得以循环使用

【解析】

（1）根据可知，NaAc溶液中由水电离的氢离子浓度和氢氧根浓度是相等的，所以水电离出的c(H＋)= 10-3mol/L；近临界水指温度在523～623K之间的压缩液态水，温度较高，升高温度会促进水的电离，电离出的氢离子和氢氧根浓度增大，可做酸碱催化剂，故答案为：10-3；近临界水中水的电离程度较大，产生的H+、OH-的浓度较大，可起到酸碱催化剂作用。

（2）由图1可知，升高温度lgK减小，即K减小，说明升高温度反应逆向移动，正反应为放热反应，故答案为：<。

（3）正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，转化率减小，同时反应速率加快，达到平衡所需时间减少，故答案为：。

（4）A.元素分析仪用于测定所含元素；

B.核磁共振仪用于测定分子中氢原子的种类和个数比；

C.红外光谱仪用于测定分子中所含官能团和化学键；

D.质谱仪用于测定相对分子质量；

故答案为：D。

（5）①当需要生产氢气时，氢元素的化合价降低，电解池中与电源负极相连的阴极发生还原反应化合价降低，故答案为：K1；

②当生产氧气时，开关接K2，电极2为阳极产生氧气，故答案为：；

③根据装置图可看出其优点是：制氢气时电极3发生反应：，消耗电极1产生的OH-；制O2时，电极3发生反应：，补充电极2消耗的OH-；电极3在上述反应中得以循环使用。