Question

9．现有常温下的六份溶液：①0.01mol•L^-1 CH₃COOH溶液；②0.01mol•L^-1盐酸；③pH=12的氨水；④pH=12的NaOH溶液；⑤0.01mol•L^-1 CH₃COOH溶液与pH=12的氨水等体积混合所得溶液；⑥0.01mol•L^-1盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合所得溶液．
（1）其中水的电离程度最大的是⑤（选填序号，下同），水的电离程度相同的是②③④．
（2）将①④混合，若有c（CH₃COO^-）＞c（H⁺），则混合液可能呈A、B、C（填字母序号）．
A．酸性　　　B．碱性　　　C．中性
（3）常温下，用水稀释①0.01mol•L^-1的CH₃COOH溶液时，下列各量随水量的增加而增大的是AD（填字母序号）．
A．n（H⁺）　　　　　　　　　　　B．c（H⁺）
C．c（CH₃COOH）：c（CH₃COO^-）   D．c（OH^-）
（4）CO₂可转化成有机物实现碳循环：CO₂$\stackrel{H_{2}}{→}$CH₃OH$\stackrel{O_{2}}{→}$HCOOH…
用离子方程式表示HCOONa溶液呈碱性的原因HCOO^-+H₂O=HCOOH+OH^-，写出该反应的平衡常数（K_h）表达式：K_h=$\frac{c（HCOOH）×c（O{H}^{-}）}{c（HCO{O}^{-}）}$，升高温度，K_h增大（选填“增大”“减小”或“不变”）．
（5）新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，电解质为④pH=12的NaOH溶液，两电极上分别通入CH₄和O₂．某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示．

回答下列问题：
①甲烷燃料电池负极的电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
②闭合开关K后，电解氯化钠溶液的总反应方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
③若每个电池甲烷通入量为1L（标准状况），电解池中产生的氯气体积为4L（标准状况）．

Answer 1

分析 （1）酸碱抑制水的电离，易水解的盐促进水的电离；溶液中H⁺或OH^-浓度越大，对水的电离的抑制程度越大；
（2）根据溶液的组成分析；
（3）用水稀释①0.01mol•L^-1的CH₃COOH溶液，醋酸的电离程度增大，溶液中氢离子的物质的量增大，由于体积增大程度较大，所以氢离子浓度减小；
（4）HCOONa溶液水解呈碱性；根据水解常数的含义书写；水解反应为吸热反应；
（5）①甲烷碱性燃料电池中正极氧气得电子被还原，负极甲烷失电子被氧化；
②电解氯化钠溶液生成氯气、氢气和NaOH；
③根据关系式1 mol CH₄～8 mol e^-～4 mol Cl₂计算．

解答 解：（1）0.01mol•L^-1CH₃COOH溶液与pH=12的氨水等体积所得溶液是醋酸铵和氨水溶液，其中醋酸根离子和铵根离子水解对水的电离起到促进作用，水的电离程度最大，而酸或是碱都对水的电离起抑制作用，②0.01mol•L^-1盐酸中氢离子浓度为0.01mol/L，则氢氧根离子浓度为10^-12mol/L，盐酸中氢氧根离子全部由水电离，即水电离出的氢离子或氢氧根离子的浓度也是10^-12mol/L，③pH=12的氨水中水电离出的氢离子浓度是10^-12mol/L，pH=12的NaOH溶液中，水电离出的氢离子浓度也是10^-12mol/L，水的电离程度相同的是②③④；
故答案为：⑤；②③④；
（2）0.01mol•L^-1 CH₃COOH溶液与pH=12的NaOH溶液混合，混合后溶液中c（CH₃COO^-）＞c（H⁺），则溶液中的溶质可能为CH₃COONa或CH₃COONa和CH₃COOH，CH₃COONa和NaOH，则溶液可能显碱性、酸性、中性；
故答案为：A、B、C；
（3）A．用水稀释①0.01mol•L^-1的CH₃COOH溶液，醋酸的电离程度增大，溶液中氢离子的物质的量增大，故A正确；
B．用水稀释①0.01mol•L^-1的CH₃COOH溶液，醋酸的电离程度增大，溶液中氢离子的物质的量增大，由于体积增大程度较大，所以氢离子浓度减小，故B错误；
C．加水稀释Ka=$\frac{c（{H}^{+}）×c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$不变，c（H⁺）减小，所以$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$减小，故C错误；
D．c（H⁺）减小，Kw不变，所以c（OH^-）增大，故D正确．
故答案为：AD；
（4）HCOONa溶液水解呈碱性，水解方程式为：HCOO^-+H₂O=HCOOH+OH^-；化学平衡常数=$\frac{生成物浓度幂的积}{反应物浓度幂的积}$，已知水解方程为HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-，故K_h=$\frac{c（HCOOH）×c（O{H}^{-}）}{c（HCO{O}^{-}）}$；水解反应为吸热反应，温度升高，水解平衡正移，K值增大；
故答案为：HCOO^-+H₂O=HCOOH+OH^-；$\frac{c（HCOOH）×c（O{H}^{-}）}{c（HCO{O}^{-}）}$；增大；
（5）①在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，正极是：2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-，负极是：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O．
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
②电解氯化钠溶液生成氯气、氢气和NaOH，其电解方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
③根据得失电子守恒，可得：1 mol CH₄～8 mol e^-～4 mol Cl₂，故若每个电池甲烷通入量为1 L（标准状况），生成4×1L=4L Cl₂；
故答案为：4．

点评 本题考查了弱电解质的电离、盐的水解原理及应用、原电池原理和电解原理的应用等，题目难度中等，注意在书写Kh的表达式时水的浓度不能写入，因为水溶液中水的浓度为常数．