Question

（16分）以下是对化学反应变化过程及结果的研究。按要求回答问题：

（1）已知：

甲醇脱水反应①2CH₃OH(g)＝CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g) △H₁＝－23.9kJ·mol^－1

甲醇制烯烃反应②2CH₃OH(g)＝C₂H₄ (g)＋2H₂O(g) △H₂＝－29.1kJ·mol^－1

乙醇异构化反应③CH₃CH₂OH(g)＝CH₃OCH₃(g)+H₂O△H₃＝＋50.7kJ·mol^－1

则乙烯气相直接水合反应C₂H₄ (g)＋H₂O(g)＝C₂H₅OH(g)的△H＝               。

（2）在25℃下，将pH=a的氢氧化钠溶液与pH=b的醋酸溶液等体积混合，若两溶液恰好完全反应，则a+b________14(填“>”、“<”或“=”)；该温度下醋酸的电离常数K=__________(用含a、b的式子表示)。

（3）用一个离子方程式表示反应：100ml 3mol·L^-1NaOH溶液中通入标准状况下4.48LCO₂                ；所得溶液中离子浓度大小排列顺序为：                          ；

（4）废氨水可以转化成氨，氨再设计成碱性燃料电池。下图是该燃料电池示意图，产生的X气体可直接排放到大气中。

a电极电极反应式为            ；T℃下，某研究员测定NH₃·H₂O的电离常数为1.8×10^－5，NH₄⁺的水解平衡常数为1.5×10^－8（水解平衡也是一种化学平衡，其平衡常数即水解常数），则该温度下水的离子积常数为           ，请判断T       25℃（填“＞”“＜”“＝”）。

Answer

（16分）（1）－45.5 kJ·mol－1（2分）（2）>;/mol

（3）3OH-+2CO2 == CO32－+HCO3－+H2O （2分） c(Na＋)＞c(HCO3－)＞c(CO32－)＞c(OH－)＞c(H＋)（3分）

（4）2NH3+6OH－－6e－ =N2+6H2O（2分）；2.7×10－13（2分）；＞（2分）

【解析】

试题分析：（1）①-②-③，整理可得C2H4 (g)＋2H2O(g)= CH3CH2OH(g) △H=－45.5 kJ·mol－1；（2）在25℃下，将pH=a的氢氧化钠溶液,c(OH-)=10(a-14)mol/L与pH=b的醋酸溶液等体积混合，若两溶液恰好完全反应，则n(NaOH) =n(CH3COOH)。由于醋酸是弱酸，部分电离在溶液中存在电离平衡，所以c(CH3COOH)>c(H+)=10-bmol/L.如果醋酸是强酸，则c(OH-)=10(a-14)= 10-bmol/L= c(H+)；a+b=14，但是醋酸是弱酸，酸的浓度大于氢离子的浓度，所以a+b>14；该温度下醋酸的电离常数K=。（3）n(NaOH)=0.1L×3mol/L=0.3mol,n(CO2)= 4.48L÷22.4L/mol=0.2mol，则反应方程式是：3OH-+2CO2 == CO32－+HCO3－+H2O反应后得到的溶液是Na2CO3和NaHCO3按照1:1混合的混合溶液。由于CO32-的水解和HCO3-的水解，消耗水电离产生的H+，使溶液显碱性，c(OH－)＞c(H＋)而且水解程度CO32-> HCO3-,所以c(HCO3－)＞c(CO32－)，但是盐水解的程度是微弱的，所以c(CO32－)＞c(OH－)，根据物料守恒可知c(Na＋)的浓度最大。因此所得溶液中离子浓度大小排列顺序为：c(Na＋)＞c(HCO3－)＞c(CO32－)＞c(OH－)＞c(H＋);（4）废氨水可以转化成氨，氨再设计成碱性燃料电池。产生的X气体可直接排放到大气中。在a电极氨气被氧化为N2排到大气中，该电极反应式为2NH3+6OH－－6e－ =N2+6H2O；2.7×10－13（2分）；＞（2分）；T℃下，某研究员测定NH3·H2O的电离常数为1.8×10－5，’NH4+的水解平衡常数为1.5×10－8, 由于水电离产生的c(H+)=c(OH-),所以在该温度下水的离子积常数为Kw=2.7×10-13,由于在该温度下的水的离子积常数大于1.0×10-14，说明水的电离受到了促进，根据平衡移动原理：升高温度，电离平衡向水电离的方向移动，所以温度T＞25℃。

考点：考查热化学方程式的书写、酸碱混合溶液的pH的计算、离子浓度大小比较、水的电离平衡常数的计算及影响因素的知识。