Question

10．乙二醇（）是一种重要的化工原料，
Ⅰ．在一定条件下以CO和H₂为原料可以合成乙二醇，反应方程式如下：
2CO（g）+3H₂（g）? （g）△H=a kJ/mol
（1）该反应能够自发进行，可以推出a＜0；（填“＞”“＜”或“=”）．
（2）在一定温度下，向体积为1L的恒容密闭容器中充入2mol CO （g）和3mol H₂（g），压强为P₁，达到平衡时压强变为P₂，且P₁：P₂=15：7，则该温度下的化学平衡常数K=1.5
（3）只改变反应的一个条件，能使平衡体系中增大的措施有降温、加压、增加CO的浓度或及时将乙二醇从混合物中分离出来（写两条）
Ⅱ．乙二醇经连续催化氧化后可得到乙二酸（HOOC-COOH），乙二酸俗称草酸，分子式可以用H₂C₂O₄表示，H₂C₂O₄是一种二元弱酸，常温下其电离平衡常数K₁=5.0×10^-2，K₂=5.0×10^-5
（1）H₂C₂O₄的电离方程式为H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-．
（2）Na₂C₂O₄溶液显碱性（填“酸性”、“中性”或“碱性”），溶液中各离子浓度从大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）．
（3）已知常温下NH₃•H₂O的电离平衡常数K=1.75×10^-5，常温下，反应NH₃•H₂O+HC₂O₄^-═NH₄⁺+C₂O₄^2-+H₂O的平衡常数K=8.75×10⁴．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根据△G=△H-T△S＜0，反应自发进行，据此判断；
（2）根据压强之比等于物质的量之比求得平衡时各物质的物质的量，进而求得浓度，根据平衡常数的定义进行计算；
（3）根据影响化学平衡的因素找使平衡正向移动的方法；
Ⅱ．（1）草酸是二元弱酸存在电离平衡，分步电离；
（2）Na₂C₂O₄为强碱弱酸盐，草酸根水解，溶液呈碱性，一级水解程度大于二级水解程度；
（3）根据反应NH₃•H₂O+HC₂O₄^-═NH₄⁺+C₂O₄^2-+H₂O可知，平衡常数K=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）•c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）•c（{H}_{2}O）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）•c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}$=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+）}•c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）•c（{H}_{2}O）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）•c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}$•$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{{k}_{2}•k（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}{{k}_{W}}$计算．

解答 解：Ⅰ．（1）根据△G=△H-T△S＜0，反应自发进行，该反应是个体积增大的反应，所以△S＞0，则△H＜0反应自发进行，
故答案为：＜；
（2）设反应生成的乙二醇为x，利用三段式分析，
     根据反应2CO（g）+3H₂（g）?（g）
起始（mol/L） 2       3            0
转化（mol/L） 2x      3x           x
平衡（mol/L）2-2x    3-3x          x
由且P₁：P₂=15：7可得：$\frac{2+3}{2-2x+3-3x+x}$=$\frac{15}{7}$，解得x=$\frac{2}{3}$，所以平衡时CO、H₂、的浓度依次为：$\frac{2}{3}$mol/L、1mol/L、$\frac{2}{3}$mol/L，k=$\frac{2/3}{（2/3）^2×1^3}$=1.5；
故答案为：1.5；
（3）使平衡体系中增大，即平衡向正反应方程移动，该反应为气体体积减小的放热反应，所以可采取的措施有降温、加压、增加CO的浓度或及时将乙二醇从混合物中分离出来；
故答案为：降温、加压、增加CO的浓度或及时将乙二醇从混合物中分离出来；
Ⅱ．（1）由题知H₂C₂O₄是一种二元弱酸，分步电离：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
故答案为：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
（2）H₂C₂O₄是二元弱酸，Na₂C₂O₄为强碱弱酸盐，草酸根水解，溶液呈碱性，一级水解程度大于二级水解程度，所以溶液中离子浓度大小关系 为c（Na⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）；
故答案为：碱性；c（Na⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）；
（3）根据反应NH₃•H₂O+HC₂O₄^-═NH₄⁺+C₂O₄^2-+H₂O可知，平衡常数k=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）•c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）•c（{H}_{2}O）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）•c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}$=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）•c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）•c（{H}_{2}O）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）•c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}$×$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{{k}_{2}•k（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}{{k}_{W}}$=$\frac{1.75×1{0}^{-5}×5.0×1{0}^{-5}}{1.0×1{0}^{-14}}$=8.75×10⁴；
故答案为：8.75×10⁴．

点评 本题考查了弱电解质的电离、电离平衡溶液的计算、离子浓度大小比较、平衡移动的影响因素等，明确弱电解质电离特点及平衡常数的运用是解本题关键，难度中等．