問題詳情:
(1)催化還原CO2是解決温室效應及能源問題的重要手段之一。研究表明,在催化劑Cu/ZnO存在下,CO2和H2可發生兩個反應,分別生成CH3OH和CO。反應的熱化學方程式如下:
Ⅰ2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-53.7 kJ·mol-1
Ⅱ2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
已知:①CO和H2的燃燒熱分別為283.0 kJ·mol-1和285.8 kJ·mol-1
②H2O(l)===H2O(g) ΔH3=+44.0 kJ·mol-1
反應Ⅰ的平衡常數表達式K=________;反應Ⅱ的ΔH2=________kJ·mol-1。
(2)某化學科研小組研究在其他條件不變時,改變某一條件對反應aA(g)+bB(g)cC(g)平衡的影響,得到如圖1所示關係,圖中p表示壓強,T表示温度,α表示平衡轉化率。若此反應在低温條件下自發進行,則p1____p2(填“>”“<”或“=”)。
(3)常温下,用0.100 0 mol·L-1的鹽*滴定20.00 mL未知濃度的Na2CO3溶液,溶液的pH與所加鹽*的體積關係如圖2所示。已知b、d點分別為用*酞和*基橙作指示劑的滴定終點。
①比較b點和d點時水的電離程度b________d(填“>”“<”或“=”)。
②寫出滴定過程中c~d段反應的離子方程式:______________________________
________________________________________________________________________。
③滴定時,加入鹽*10 mL時,溶液中各粒子濃度的關係正確的是________。
a.c(Na+)>c(HCO)>c(Cl-)>c(CO)>c(OH-)>c(H+)
b.c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(HCO)+c(OH-)
c.c(Na+)=2[c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)]
d.c(OH-)=c(H+)+c(HCO)-c(CO)
(4)乙醛*(HOOCCHO)是有機合成的重要中間體。工業上用“雙極室成對電解法”生產乙醛*,原理如圖3所示,該裝置中*、陽兩極均為惰*電極,兩極室均可產生乙醛*,其中乙二醛與M電極的產物反應生成乙醛*。
①N電極上的電極反應式為__________________。
②若有4 mol H+通過質子交換膜,並完全參與了反應,則該裝置中生成的乙醛*為________mol。
【回答】
解析:(1)根據平衡常數的定義可知,K=。由熱化學方程式:(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1;b.H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1;c.H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1。根據蓋斯定律,由b-a+c即可得反應Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1+283.0 kJ·mol-1+44 kJ·mol-1=+41.2 kJ·mol-1。(2)根據圖像可知當壓強一定時,温度升高,A的轉化率降低,結合勒夏特列原理:温度升高平衡向吸熱的方向移動,由此可以推知正反應ΔH<0;又因為該反應可以在低温時自發進行,根據ΔH-TΔS<0時反應自發進行,推出ΔS<0,故a+b>c,根據勒夏特列原理:當温度一定時,壓強增大平衡向氣體分子總數減小的方向移動,可推知壓強增大平衡正向移動,A的轉化率增大,所以p1>p2。(3)①用鹽*滴定碳**溶液的過程中,用*酞作指示劑時滴定的終點產物為NaHCO3,二者的反應比例為1∶1,即圖像中的b點,用*基橙作指示劑時滴定的終點產物為H2CO3,二者的反應比例為2∶1,即圖像中的d點,NaHCO3促進水的電離,H2CO3抑制水的電離,故水的電離程度:b>d。②滴定過程中b點到d點之間溶液中已經沒有Na2CO3,只有NaHCO3,所以只發生NaHCO3與鹽*的反應。③加入鹽*10 mL時,溶液中有NaHCO3和NaCl以及剩餘的Na2CO3,三者的物質的量之比為1∶1∶1,CO的水解程度大於HCO,且二者均為少部分水解,故c(Na+)>c(HCO)>c(Cl-)>c(CO)>c(OH-)>c(H+),a正確;b、c、d三個選項考查溶液中離子之間的守恆關係。(4)①N電極上HOOCCOOH得電子生成HOOCCHO,配平方程式即可。②*、陽極各生成2 mol乙醛*,共4 mol。
*:(1) +41.2
(2)>
(3)①> ②H++HCO===CO2↑+H2O或H++HCO===H2CO3 ③ac
(4)①HOOCCOOH+2e-+2H+===HOOCCHO+H2O ②4
知識點:電化學 膠體
題型:綜合題