Question

【題目】（1）常溫下，如果取0.1molL-1HA溶液與0.1molL-1NaOH溶液等體積混合（混合后溶液體積的變化忽略不計），測得混合液的pH=8。

①混合液中由水電離出的OH-濃度與0.1molL-1NaOH溶液中由水電離出的OH-濃度之比為_________；

②已知NH4A溶液為中性，又知將HA溶液加到Na2CO3溶液中有氣體放出，試推斷（NH4）2CO3溶液的pH _____7（填“＜”、“＞”或“=”）；相同溫度下，等物質的量濃度的下列四種鹽溶液按pH由大到小的排 列順序為_________（填序號）。

a．NH4HCO3 b．NH4A c．（NH4）2CO3 d．NH4Cl．

（2）清潔能源具有廣闊的開發(fā)和應用前景，可減小污染解決霧霾問題，其中甲醇、甲烷是優(yōu)質的清潔燃料，可制作燃料電池。

一定條件下用CO和H2合成CH3OH：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=-105kJmol-1．向體積為2L的密閉容器中充入2molCO和4molH2，測得不同溫度下容器內的壓強（P：kPa）隨時間（min）的變化關系如圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲線所示：

①Ⅱ和Ⅰ相比，改變的反應條件是_________；

②反應Ⅰ在6min時達到平衡，在此條件下從反應開始到達到平衡時v（CH3OH）=_________；

③反應Ⅱ在2min時達到平衡，平衡常數(shù)K（Ⅱ）=_________；

④比較反應Ⅰ的溫度（T1）和反應Ⅲ的溫度（T3）的高低：T1_____T3（填“＞”“＜”“=”），判斷的理由是_________；

（3）科學家制造出一種使用固體電解質的燃料電池，其效率更高，可用于航天航空。圖甲所示裝置中，以稀土金屬材料為惰性電極，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導陽極生成的O2-（O2+4e=2O2-）

①c電極為_________正極，d電極上的電極反應式為_________；

②圖乙是用惰性電極電解100mL 0.5molL-1 CuSO4溶液，a電極上的電極反應式為_________；若a電極產生56mL（標準狀況）氣體，則所得溶液的pH=_________（不考慮溶液體積變化），若要使電解質溶液 恢復到電解前的狀態(tài)，可加入_________（選填字母序號）

a．CuO b．Cu（OH）2 c．CuCO3 d．Cu2（OH）2CO3．

Answer 1

【答案】（1）① 107 ② ＞ c＞a＞b＞d

（2）① Ⅱ中使用催化劑 ②0．125 mol/（L·min） ③12 ④＞

此反應為放熱反應，降低溫度，反應速率減慢，平衡向正反應方向移動

（3）①正極 CH4-8e-+4O2-=CO2↑＋2H2O ②4OH--4e-=2H2O＋O2↑ 1 （3）a c

【解析】

試題分析：（1）①鹽溶液中c（OH-）==10-6 mol/L，0.1molL-1NaOH溶液中c（H+）等于由水電離出的氫氧根離子濃度，即c（H+）=c水電離（OH-）==10-13 mol/L，所以混合液中由水電離出的OH-濃度與0.1molL-1NaOH溶液中由水電離出的OH-濃度之比=10-6 mol/L：10-13 mol/L=107：1；

②將HA溶液加到Na2CO3溶液中有氣體放出，說明HA的酸性比碳酸的強，NH4A溶液為中性，說明相同條件下，氨水和HA的電離程度相同，所以（NH4）2CO3中銨根離子的水解程度小于碳酸根離子的水解程度，所以溶液的pH＞7；NH4Cl是強酸弱堿鹽，銨根離子水解導致溶液呈酸性；NH4A溶液中陰陽離子的水解程度相等，所以溶液呈中性，溶液的pH值大于氯化銨；

NH4HCO3溶液中銨根離子的水解程度小于碳酸氫根離子的水解程度，溶液呈堿性，（NH4）2CO3溶液中碳酸根的水解程度更大，pH值最大，故答案為c＞a＞b＞d；

（2）①Ⅱ和Ⅰ相比反應速率加快，不影響平衡移動，正反應為氣體物質的量減小的反應，應是使用催化劑；

②恒溫恒容下，壓強之比等于氣體物質的量之比，故平衡時混合氣體總物質的量為（2+4）mol×=3mol，則：

CO（g）+2H2 （g）CH3OH（g）物質的量減小 △n=2

起始量（mol）：2 4 0

變化量（mol）：1.5 3 1.5 6-3=3

平衡量（mol）：0.5 1 1.5

則v（CH3OH）==0.125 mol/（L．min）；

③Ⅱ、Ⅰ溫度相同，平衡常數(shù)相同，平衡常數(shù)K（Ⅱ）=K==12；

④反應Ⅲ達平衡時所用的時間比反應Ⅰ達平衡時所用的時間長，化學反應速率快，且Ⅲ平衡時壓強比I小，與I相比平衡正向移動，正反應為氣體體積減小放熱反應，應降低溫度，故溫度T1溫度更高；

（3）①圖甲是原電池，依據(jù)電流流向是從正極流向負極，c電極為正極，氧氣得到電子發(fā)生還原反應，d電極為電池負極，甲烷失電子發(fā)生還原反應，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導陽極生成的O2-離子，負極電極反應為：CH4+4O2-═CO2+2H2O+8e-；

②如圖乙所示電解100mL0.5molL-1CuSO4溶液，發(fā)生的電解池反應為：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，與電源正極相連的為陽極，溶液中 氫氧根離子失去電子發(fā)生氧化反應，電極反應為：4OH-═2H2O+O2↑+4e-；若a電極產生56mL（標準狀況）氣體為氧氣，物質的量為0.0025mol，消耗氫氧根離子物質的量為0.01mol，溶液中生成氫離子物質的量為0.01mol，c（H+）==0.1mol/L，pH=-lg0.1=1；則所得溶液電解過程中CuSO4溶液每損失2個Cu原子，就損失2個 O原子，相當于損失一個CuO，為了使CuSO4溶液，恢復原濃度，應加入CuO，也可以加入CuCO3，符合恢復溶液濃度的定量關系，但不能加入Cu（OH）2、Cu2（OH）2CO3，因為CuCO3+H2SO4═CuSO4+CO2↑+H2O，相當于加CuO，而Cu（OH）2+H2SO4═CuSO4+2H2O、Cu2（OH）2CO3+2H2SO4═2CuSO4 +CO2↑+3H2O，除增加溶質外還增加了水，故選ac。