Question

9．現(xiàn)有常溫下的六份溶液：①0.01mol•L^-1 CH₃COOH溶液；②0.01mol•L^-1鹽酸；③pH=12的氨水；④pH=12的NaOH溶液；⑤0.01mol•L^-1 CH₃COOH溶液與pH=12的氨水等體積混合所得溶液；⑥0.01mol•L^-1鹽酸與pH=12的NaOH溶液等體積混合所得溶液．
（1）其中水的電離程度最大的是⑤（選填序號(hào)，下同），水的電離程度相同的是②③④．
（2）將①④混合，若有c（CH₃COO^-）＞c（H⁺），則混合液可能呈A、B、C（填字母序號(hào)）．
A．酸性　　　B．堿性　　　C．中性
（3）常溫下，用水稀釋①0.01mol•L^-1的CH₃COOH溶液時(shí)，下列各量隨水量的增加而增大的是AD（填字母序號(hào)）．
A．n（H⁺）　　　　　　　　　　　B．c（H⁺）
C．c（CH₃COOH）：c（CH₃COO^-）   D．c（OH^-）
（4）CO₂可轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)：CO₂$\stackrel{H_{2}}{→}$CH₃OH$\stackrel{O_{2}}{→}$HCOOH…
用離子方程式表示HCOONa溶液呈堿性的原因HCOO^-+H₂O=HCOOH+OH^-，寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)（K_h）表達(dá)式：K_h=$\frac{c（HCOOH）×c（O{H}^{-}）}{c（HCO{O}^{-}）}$，升高溫度，K_h增大（選填“增大”“減小”或“不變”）．
（5）新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，電解質(zhì)為④pH=12的NaOH溶液，兩電極上分別通入CH₄和O₂．某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示．

回答下列問題：
①甲烷燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
②閉合開關(guān)K后，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
③若每個(gè)電池甲烷通入量為1L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），電解池中產(chǎn)生的氯氣體積為4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．

Answer 1

分析 （1）酸堿抑制水的電離，易水解的鹽促進(jìn)水的電離；溶液中H⁺或OH^-濃度越大，對(duì)水的電離的抑制程度越大；
（2）根據(jù)溶液的組成分析；
（3）用水稀釋①0.01mol•L^-1的CH₃COOH溶液，醋酸的電離程度增大，溶液中氫離子的物質(zhì)的量增大，由于體積增大程度較大，所以氫離子濃度減�。�
（4）HCOONa溶液水解呈堿性；根據(jù)水解常數(shù)的含義書寫；水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
（5）①甲烷堿性燃料電池中正極氧氣得電子被還原，負(fù)極甲烷失電子被氧化；
②電解氯化鈉溶液生成氯氣、氫氣和NaOH；
③根據(jù)關(guān)系式1 mol CH₄～8 mol e^-～4 mol Cl₂計(jì)算．

解答 解：（1）0.01mol•L^-1CH₃COOH溶液與pH=12的氨水等體積所得溶液是醋酸銨和氨水溶液，其中醋酸根離子和銨根離子水解對(duì)水的電離起到促進(jìn)作用，水的電離程度最大，而酸或是堿都對(duì)水的電離起抑制作用，②0.01mol•L^-1鹽酸中氫離子濃度為0.01mol/L，則氫氧根離子濃度為10^-12mol/L，鹽酸中氫氧根離子全部由水電離，即水電離出的氫離子或氫氧根離子的濃度也是10^-12mol/L，③pH=12的氨水中水電離出的氫離子濃度是10^-12mol/L，pH=12的NaOH溶液中，水電離出的氫離子濃度也是10^-12mol/L，水的電離程度相同的是②③④；
故答案為：⑤；②③④；
（2）0.01mol•L^-1 CH₃COOH溶液與pH=12的NaOH溶液混合，混合后溶液中c（CH₃COO^-）＞c（H⁺），則溶液中的溶質(zhì)可能為CH₃COONa或CH₃COONa和CH₃COOH，CH₃COONa和NaOH，則溶液可能顯堿性、酸性、中性；
故答案為：A、B、C；
（3）A．用水稀釋①0.01mol•L^-1的CH₃COOH溶液，醋酸的電離程度增大，溶液中氫離子的物質(zhì)的量增大，故A正確；
B．用水稀釋①0.01mol•L^-1的CH₃COOH溶液，醋酸的電離程度增大，溶液中氫離子的物質(zhì)的量增大，由于體積增大程度較大，所以氫離子濃度減小，故B錯(cuò)誤；
C．加水稀釋Ka=$\frac{c（{H}^{+}）×c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$不變，c（H⁺）減小，所以$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$減小，故C錯(cuò)誤；
D．c（H⁺）減小，Kw不變，所以c（OH^-）增大，故D正確．
故答案為：AD；
（4）HCOONa溶液水解呈堿性，水解方程式為：HCOO^-+H₂O=HCOOH+OH^-；化學(xué)平衡常數(shù)=$\frac{生成物濃度冪的積}{反應(yīng)物濃度冪的積}$，已知水解方程為HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-，故K_h=$\frac{c（HCOOH）×c（O{H}^{-}）}{c（HCO{O}^{-}）}$；水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，水解平衡正移，K值增大；
故答案為：HCOO^-+H₂O=HCOOH+OH^-；$\frac{c（HCOOH）×c（O{H}^{-}）}{c（HCO{O}^{-}）}$；增大；
（5）①在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應(yīng)式為：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，正極是：2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-，負(fù)極是：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O．
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
②電解氯化鈉溶液生成氯氣、氫氣和NaOH，其電解方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
③根據(jù)得失電子守恒，可得：1 mol CH₄～8 mol e^-～4 mol Cl₂，故若每個(gè)電池甲烷通入量為1 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），生成4×1L=4L Cl₂；
故答案為：4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了弱電解質(zhì)的電離、鹽的水解原理及應(yīng)用、原電池原理和電解原理的應(yīng)用等，題目難度中等，注意在書寫Kh的表達(dá)式時(shí)水的濃度不能寫入，因?yàn)樗�溶液中水的濃度為常�?shù)．