题目内容
【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)己知近临界水中，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)下列哪种仪器可用于分析水解反应过程中苯乙腈浓度的变化_________(填编号)。
A.元素分析仪 B.核磁共振仪 C.原子吸收光谱仪 D.分光光度计
(5)科学家还在近临界水中分别添加CO2、NH3，研究后得到了如下的图示：
从中你可以得出什么结论(至少写出2点___________。
(6)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)___________。
【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 CO2、NH3都是催化剂；NH3的催化效果比CO2要好；CO2、NH3的量(或催化剂的量)越多，苯乙腈水解速率越快 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)、根据水的离子积Kw=c(H+)c(OH-)可知
，而NaAc溶液中的氢氧根离子全由水电离出且电离出的氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，所以由水电离出的c(H+)=10-3mol/L；临界水指温度在523～623K之间的压缩液态水，升高温度，促进水的电离，所以溶液中含有较多的氢离子与氢氧根离子，可以做酸碱催化剂。
(2)、由图1可知，升高温度，lgK减小，即K减小，说明反应逆向移动，所以△H＜0；
(3)、反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，转化率减小，同时加快反应速率，反应达到平衡所需时间减少，所以图像为：；
(4)、元素分析仪是指同时或单独实现样品中几种元素的分析的仪器，核磁共振仪分析氢的种类，原子吸收光谱仪测定元素，分光光度计采用一个可以产生多个波长的光源，通过系列分光装置，从而产生特定波长的光源，光线透过测试的样品后，部分光线被吸收，计算样品的吸光值，从而转化成样品的浓度，故选D；
(5)、由图可知：CO2、NH3都是催化剂；NH3的催化效果比CO2要好；CO2、NH3的量(或催化剂的量)越多，苯乙腈水解速率越快；
(6)①、当需要产生氢气时，氢元素化合价降低，而电解池中，阴极发生的反应化合价降低，所以开关应接K1；
②当产生氧气时，开关接K2，阳极发生的反应为：4OH－-4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=4H++O2↑；
③根据装置图可判断其优点是制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。
