Question

（1）常温下，如果取0.1mol•L^-1HA溶液与0.1mol•L^-1NaOH溶液等体积混合（混合后溶液体积的变化忽略不计），测得混合液的pH=8。

①混合液中由水电离出的OH^-浓度与0.1mol•L^-1NaOH溶液中由水电离出的OH^-浓度之比为_________；

②已知NH₄A溶液为中性，又知将HA溶液加到Na₂CO₃溶液中有气体放出，试推断（NH₄）₂CO₃溶液的pH _____7（填“＜”、“＞”或“=”）；相同温度下，等物质的量浓度的下列四种盐溶液按pH由大到小的排 列顺序为_________（填序号）。

a．NH₄HCO₃     b．NH₄A     c．（NH₄）₂CO₃     d．NH₄Cl．

（2）清洁能源具有广阔的开发和应用前景，可减小污染解决雾霾问题，其中甲醇、甲烷是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。

一定条件下用CO和H₂合成CH₃OH：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H=-105kJ•mol^-1．向体积为2L的密闭容器中充入2molCO和4molH₂，测得不同温度下容器内的压强（P：kPa）随时间（min）的变化关系如图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示：

①Ⅱ和Ⅰ相比，改变的反应条件是_________；

②反应Ⅰ在6min时达到平衡，在此条件下从反应开始到达到平衡时v（CH₃OH）=_________；

③反应Ⅱ在2min时达到平衡，平衡常数K（Ⅱ）=_________；

④比较反应Ⅰ的温度（T₁）和反应Ⅲ的温度（T₃）的高低：T₁_____T₃（填“＞”“＜”“=”），判断的理由是_________；

（3）科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。图甲所示装置中，以稀土金属材料为惰性电极，在两极上分别通入CH₄和空气，其中固体电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂固体，它在高温下能传导阳极生成的O^2-（O₂+4e=2O^2-）

①c电极为_________正极，d电极上的电极反应式为_________；

②图乙是用惰性电极电解100mL 0.5mol•L^-1 CuSO₄溶液，a电极上的电极反应式为_________；若a电极产生56mL（标准状况）气体，则所得溶液的pH=_________（不考虑溶液体积变化），若要使电解质溶液 恢复到电解前的状态，可加入_________（选填字母序号）

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

Answer

（1）① 107 ② ＞ c＞a＞b＞d

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

此反应为放热反应，降低温度，反应速率减慢，平衡向正反应方向移动

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

【解析】

试题分析：（1）①盐溶液中c（OH-）==10-6 mol/L，0.1mol•L-1NaOH溶液中c（H+）等于由水电离出的氢氧根离子浓度，即c（H+）=c水电离（OH-）==10-13 mol/L，所以混合液中由水电离出的OH-浓度与0.1mol•L-1NaOH溶液中由水电离出的OH-浓度之比=10-6 mol/L：10-13 mol/L=107：1；

②将HA溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出，说明HA的酸性比碳酸的强，NH4A溶液为中性，说明相同条件下，氨水和HA的电离程度相同，所以（NH4）2CO3中铵根离子的水解程度小于碳酸根离子的水解程度，所以溶液的pH＞7；NH4Cl是强酸弱碱盐，铵根离子水解导致溶液呈酸性；NH4A溶液中阴阳离子的水解程度相等，所以溶液呈中性，溶液的pH值大于氯化铵；

NH4HCO3溶液中铵根离子的水解程度小于碳酸氢根离子的水解程度，溶液呈碱性，（NH4）2CO3溶液中碳酸根的水解程度更大，pH值最大，故答案为c＞a＞b＞d；

（2）①Ⅱ和Ⅰ相比反应速率加快，不影响平衡移动，正反应为气体物质的量减小的反应，应是使用催化剂；

②恒温恒容下，压强之比等于气体物质的量之比，故平衡时混合气体总物质的量为（2+4）mol×=3mol，则：

CO（g）+2H2 （g）CH3OH（g）物质的量减小 △n=2

起始量（mol）：2 4 0

变化量（mol）：1.5 3 1.5 6-3=3

平衡量（mol）：0.5 1 1.5

则v（CH3OH）==0.125 mol/（L．min）；

③Ⅱ、Ⅰ温度相同，平衡常数相同，平衡常数K（Ⅱ）=K==12；

④反应Ⅲ达平衡时所用的时间比反应Ⅰ达平衡时所用的时间长，化学反应速率快，且Ⅲ平衡时压强比I小，与I相比平衡正向移动，正反应为气体体积减小放热反应，应降低温度，故温度T1温度更高；

（3）①图甲是原电池，依据电流流向是从正极流向负极，c电极为正极，氧气得到电子发生还原反应，d电极为电池负极，甲烷失电子发生还原反应，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导阳极生成的O2-离子，负极电极反应为：CH4+4O2-═CO2+2H2O+8e-；

②如图乙所示电解100mL0.5mol•L-1CuSO4溶液，发生的电解池反应为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，与电源正极相连的为阳极，溶液中 氢氧根离子失去电子发生氧化反应，电极反应为：4OH-═2H2O+O2↑+4e-；若a电极产生56mL（标准状况）气体为氧气，物质的量为0.0025mol，消耗氢氧根离子物质的量为0.01mol，溶液中生成氢离子物质的量为0.01mol，c（H+）==0.1mol/L，pH=-lg0.1=1；则所得溶液电解过程中CuSO4溶液每损失2个Cu原子，就损失2个 O原子，相当于损失一个CuO，为了使CuSO4溶液，恢复原浓度，应加入CuO，也可以加入CuCO3，符合恢复溶液浓度的定量关系，但不能加入Cu（OH）2、Cu2（OH）2CO3，因为CuCO3+H2SO4═CuSO4+CO2↑+H2O，相当于加CuO，而Cu（OH）2+H2SO4═CuSO4+2H2O、Cu2（OH）2CO3+2H2SO4═2CuSO4 +CO2↑+3H2O，除增加溶质外还增加了水，故选ac。

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