Question

以下是對化學反應變化過程及結果的研究．請按要求回答問題：
（1）關于反應速率和限度的研究
已知25℃時有關弱酸的電離平衡常數如下：

弱酸化學式	CH3CHHO	HCN	H2CO3
電離平衡常數（25）	1.8×10-5	4.9×10-10	K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11

則等物質的量濃度的a．CH₃COONa b．NaCN  c．Na₂CO₃ d．NaHCO₃溶液的pH由大到小的順序為

 

（填序號），0.18mol?L^-1的CH₃COONa的pH約為

 

（2）物質（t-BuNO）₂在正庚烷溶劑中發(fā)生如下反應：（t-BuNO）₂?2（t-BuNO）
①當（t-BuNO）₂起始濃度（C₀）為0.50mol?L^-1時，實驗測得20℃時的平衡轉化率（a）是65%，請計算20℃時上述反應的平衡常數K=

 

②已知20℃時該反應在CCl₄溶劑中的平衡常數為1.9，若將反應溶劑正庚烷改成CCl₄并保持（t-BuNO）₂起始濃度相同，則它在CCl₄溶劑中的平衡轉化率

 

（填“大于”“小于”或“等于”）其在正庚烷溶劑中平衡轉化率．
③通過比色分析得到30℃時（t-BuNO）₂濃度隨時間的變化關系如圖所示，請在同一圖中繪出t-BuNO濃度隨時間的變化曲線

（3）關于電化學的研究
全釩液電池是一種新型的綠色環(huán)保儲能電池，其電池總反應為：V³⁺+VO²⁺+H₂O

充電

放電

VO

+ 2

+2H⁺+V²⁺則充電時陽極反應式為

 

用此電解1L1mol．L^-1的CuSO₄溶液，當轉移0.1mol電子時，溶液的pH

 

（不考慮溶液體積的變化）

Answer 1

考點：化學平衡的計算,原電池和電解池的工作原理,化學平衡的影響因素,pH的簡單計算

專題：

分析：（1）根據溶液的酸堿性以及利用鹽類的水解程度比較濃度相同的溶液的pH大��；
（2）①根據化學平衡和物質的轉化率，利用三段法計算各物質平衡時的濃度，再利用平衡常數的計算式來解答；
②由溫度不變，則平衡常數不變，利用平衡常數分析起始濃度與轉化率的關系；
③由30℃時濃度隨時間的變化關系圖，找出不同時間（t-BuNO）₂的濃度，再計算t-BuNO濃度，描點連線即得t-BuNO濃度隨時間的變化曲線；
（3）充電時，陽極上得電子發(fā)生還原反應；用Pt電極電解CuSO₄溶液，發(fā)生2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，結合轉移的電子數來計算解答．

解答： 解：（1）等物質的量濃度的下列溶液中，aCH₃COONa、bNaCN、cNa₂CO₃、dNaHCO₃溶液都是強堿弱酸鹽，水溶液呈堿性，對應酸的酸性越弱水解程度越大，溶液中氫氧根離子濃度越大，PH越大，因H₂CO₃電離K₂=5.6×10^-11＜HCN的K=4.9×10^-10＜H₂CO₃電離K₁=4.3×10^-7＜CH₃COOH的1.8×10^-5，所以對應酸根離子的水解程度大小為CH₃COO^-＜HCO₃^-＜CN^-＜CO₃^2-，所以溶液pH由大到小的順序：cbda；
由CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-的水解平衡，得出水解平衡常數為：K_b=

c(CH3COOH)?c(OH-)

c(CH3COO-)

=

c(H+)?c(OH-)

Ka

=

Kw

Ka

=

1×10-14

1.8×10-5

，又根據CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-的水解反應，醋酸和氫氧根濃度基本一樣，則：c（OH^-）=

1×10-14 1.8×10-5 ×0.18

=10^-5，所以該醋酸鈉溶液中氫離子濃度為10^-9mol/L，其pH=9，
故答案為：cbda；9；
（2）①當（t-BuNO）₂的起始濃度（c₀）為0.50mol?L^-1時，實驗測得20℃時的平衡轉化率（α）是65%，
則   （t-BuNO）₂?2（t-BuNO）
開始   0.5            0
轉化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），
故答案為：2.4mol/L；
②20℃時該反應在CCl₄溶劑中的平衡常數為1.9＜2.4，保持（t-BuNO）₂起始濃度相同時，由K=

(2c0a)2

c0(1-a)

，則轉化率a應小于其在正庚烷溶劑中的平衡轉化率，
故答案為：小于；
③根據30℃時濃度隨時間的變化關系圖，找出不同時間（t-BuNO）₂的濃度，再計算BuNO濃度，描點連線即得t-BuNO濃度隨時間的變化曲線，如0min時，（t-BuNO）₂的濃度0.05mol/L，t-BuNO濃度為0；0.5min時，（t-BuNO）₂的濃度0.04mol/L，t-BuNO濃度為0.02mol/L；依次計算描點連線，，故答案為：．
（3）根據電池總反應和參加物質的化合價的變化可知，反應中V²⁺離子被氧化，應是電源的負極，VO₂⁺離子化合價降低，被還原，應是電源的正極反應，充電時，陽極上得電子發(fā)生還原反應，陽極反應式為：VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺；
電解硫酸銅時，陰極上是銅離子放電，即Cu²⁺+2e^-═Cu，陽極上是氫氧根放電，即4OH^-═O₂↑+2H₂O+4e^-，當轉移0.1mol電子時，則生成氧氣的體積為：

0.1mol

4

×22.4L/mol=0.56L=560mL，減少的氫氧根的濃度為：

0.1mol

1.0L

=0.1mol/L，所以電解后氫離子濃度為：0.1mol/L，溶液的pH為1，
故答案為：VO²⁺+H₂O=VO₂⁺+2H⁺+e^-；1．

點評：本題考查了化學平衡的計算、電解原理、鹽的水解原理及其計算、化學平衡常數的計算等知識，題目難度較大，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及化學計算能力．