Question

以下是对化学反应变化过程及结果的研究．请按要求回答问题：
（1）关于反应速率和限度的研究
已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数如下：

弱酸化学式	CH3CHHO	HCN	H2CO3
电离平衡常数（25）	1.8×10-5	4.9×10-10	K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11

则等物质的量浓度的a．CH₃COONa b．NaCN  c．Na₂CO₃ d．NaHCO₃溶液的pH由大到小的顺序为

 

（填序号），0.18mol?L^-1的CH₃COONa的pH约为

 

（2）物质（t-BuNO）₂在正庚烷溶剂中发生如下反应：（t-BuNO）₂?2（t-BuNO）
①当（t-BuNO）₂起始浓度（C₀）为0.50mol?L^-1时，实验测得20℃时的平衡转化率（a）是65%，请计算20℃时上述反应的平衡常数K=

 

②已知20℃时该反应在CCl₄溶剂中的平衡常数为1.9，若将反应溶剂正庚烷改成CCl₄并保持（t-BuNO）₂起始浓度相同，则它在CCl₄溶剂中的平衡转化率

 

（填“大于”“小于”或“等于”）其在正庚烷溶剂中平衡转化率．
③通过比色分析得到30℃时（t-BuNO）₂浓度随时间的变化关系如图所示，请在同一图中绘出t-BuNO浓度随时间的变化曲线

（3）关于电化学的研究
全钒液电池是一种新型的绿色环保储能电池，其电池总反应为：V³⁺+VO²⁺+H₂O

充电

放电

VO

+ 2

+2H⁺+V²⁺则充电时阳极反应式为

 

用此电解1L1mol．L^-1的CuSO₄溶液，当转移0.1mol电子时，溶液的pH

 

（不考虑溶液体积的变化）

Answer 1

考点：化学平衡的计算,原电池和电解池的工作原理,化学平衡的影响因素,pH的简单计算

专题：

分析：（1）根据溶液的酸碱性以及利用盐类的水解程度比较浓度相同的溶液的pH大小；
（2）①根据化学平衡和物质的转化率，利用三段法计算各物质平衡时的浓度，再利用平衡常数的计算式来解答；
②由温度不变，则平衡常数不变，利用平衡常数分析起始浓度与转化率的关系；
③由30℃时浓度随时间的变化关系图，找出不同时间（t-BuNO）₂的浓度，再计算t-BuNO浓度，描点连线即得t-BuNO浓度随时间的变化曲线；
（3）充电时，阳极上得电子发生还原反应；用Pt电极电解CuSO₄溶液，发生2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，结合转移的电子数来计算解答．

解答： 解：（1）等物质的量浓度的下列溶液中，aCH₃COONa、bNaCN、cNa₂CO₃、dNaHCO₃溶液都是强碱弱酸盐，水溶液呈碱性，对应酸的酸性越弱水解程度越大，溶液中氢氧根离子浓度越大，PH越大，因H₂CO₃电离K₂=5.6×10^-11＜HCN的K=4.9×10^-10＜H₂CO₃电离K₁=4.3×10^-7＜CH₃COOH的1.8×10^-5，所以对应酸根离子的水解程度大小为CH₃COO^-＜HCO₃^-＜CN^-＜CO₃^2-，所以溶液pH由大到小的顺序：cbda；
由CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-的水解平衡，得出水解平衡常数为：K_b=

c(CH3COOH)?c(OH-)

c(CH3COO-)

=

c(H+)?c(OH-)

Ka

=

Kw

Ka

=

1×10-14

1.8×10-5

，又根据CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-的水解反应，醋酸和氢氧根浓度基本一样，则：c（OH^-）=

1×10-14 1.8×10-5 ×0.18

=10^-5，所以该醋酸钠溶液中氢离子浓度为10^-9mol/L，其pH=9，
故答案为：cbda；9；
（2）①当（t-BuNO）₂的起始浓度（c₀）为0.50mol?L^-1时，实验测得20℃时的平衡转化率（α）是65%，
则   （t-BuNO）₂?2（t-BuNO）
开始   0.5            0
转化0.5×65%        0.5×65%×2
平衡0.5×（1-65%）   0.5×65%×2
 K=

(0.5×65%×2)2

0.5×(1-65%)

=2.4（mol/L），
故答案为：2.4mol/L；
②20℃时该反应在CCl₄溶剂中的平衡常数为1.9＜2.4，保持（t-BuNO）₂起始浓度相同时，由K=

(2c0a)2

c0(1-a)

，则转化率a应小于其在正庚烷溶剂中的平衡转化率，
故答案为：小于；
③根据30℃时浓度随时间的变化关系图，找出不同时间（t-BuNO）₂的浓度，再计算BuNO浓度，描点连线即得t-BuNO浓度随时间的变化曲线，如0min时，（t-BuNO）₂的浓度0.05mol/L，t-BuNO浓度为0；0.5min时，（t-BuNO）₂的浓度0.04mol/L，t-BuNO浓度为0.02mol/L；依次计算描点连线，，故答案为：．
（3）根据电池总反应和参加物质的化合价的变化可知，反应中V²⁺离子被氧化，应是电源的负极，VO₂⁺离子化合价降低，被还原，应是电源的正极反应，充电时，阳极上得电子发生还原反应，阳极反应式为：VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺；
电解硫酸铜时，阴极上是铜离子放电，即Cu²⁺+2e^-═Cu，阳极上是氢氧根放电，即4OH^-═O₂↑+2H₂O+4e^-，当转移0.1mol电子时，则生成氧气的体积为：

0.1mol

4

×22.4L/mol=0.56L=560mL，减少的氢氧根的浓度为：

0.1mol

1.0L

=0.1mol/L，所以电解后氢离子浓度为：0.1mol/L，溶液的pH为1，
故答案为：VO²⁺+H₂O=VO₂⁺+2H⁺+e^-；1．

点评：本题考查了化学平衡的计算、电解原理、盐的水解原理及其计算、化学平衡常数的计算等知识，题目难度较大，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学计算能力．