Question

草酸(H₂C₂O₄)是生物体的一种代谢产物，广泛分布于植物、动物和真菌中，并在不同的生物体中发挥着不同的作用。

(Ⅰ)草酸是一种二元有机弱酸，具有还原性。

（1）已知：25℃时，草酸的电离平衡常数K_a1=5.0×10^-2，K_a2=5.4×10^-5；碳酸(H₂CO₃)的电离平衡常数K_a1=4.4×10^-7，K_a2=4.7×10^-11。

①向Na₂CO₃溶液中加入少量草酸溶液，发生反应的离子方程式为___。

②常温下，用0.01mol•L^-1的NaOH标准溶液滴定20mL0.01mol•L^-1的草酸溶液，滴定曲线如图所示。

a点溶液呈___(填“酸”“碱”或“中”)性；b点溶液中各离子浓度的大小关系为___。

（2）酸性KMnO₄溶液可将草酸氧化为CO₂，还原产物为Mn²⁺，该反应的离子方程式为___。

(Ⅱ)草酸分解生成CO和CO₂，以CO或CO₂，为原料均可制得甲醇。

（3）已知：i.2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)   ΔH₁=-285.0kJ·mol^-1；ii.CH₃OH(l)+O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)   ΔH₂=-726.0kJ·mol^-1。则二氧化碳与氢气反应生成液态甲醇和液态水(该反应为可逆反应)的热化学方程式为___。

（4）利用CO与H₂合成甲醇的反应原理为CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g)。现向一容积可变的密闭容器中充入10molCO(g)和20molH₂(g)发生上述反应，CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的变化关系如图所示。

①该反应为___(填“放热”或“吸热”)反应，A、B、C三点的平衡常数K(A)、K(B)、K(C)的大小关系为___，压强的大小关系为p₁___(填“大于”“小于”或“等于”)p₂。

②若A点时，保持容器容积和温度不变，向容器中再充入2molCO(g)、4molH₂(g)和2molCH₃OH(g)，则v_正___(填“>”或“<”)v_逆。

Answer

2CO32-+H2C2O4=2HCO3-+C2O42- 酸 c(Na+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-)>c(H+) 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(l)+H2O(l) △H=+298.5kJ/mol 放热 K(A)=K(B)>K(C) 小于 >

【解析】

(1)①向Na2CO3溶液中加入少量草酸溶液，要确定反应产物，需明确草酸与碳酸的电离常数的大小关系，通过比较电离常数，可得出微粒的酸性强弱，由此可写出反应的离子方程式；

点溶液中溶质为，通过比较的水解常数与电离程度的大小，可判断溶液的性质；b点溶液中溶质为，通过书写水解及水电离方程式，并根据程度大小，确定离子的浓度关系。

(2)高锰酸钾具有强氧化性，在酸性条件下将氧化为，自身被还原为，由此可写出反应的离子方程式。

(3)利用盖斯定律，可得出二氧化碳与氢气反应生成液态甲醇和液态水的化学方程式。

(4)①提取图象信息，与平衡移动原理进行对比，可求出焓变与0的关系、p1与p2的大小关系，由此得出A、B、C三点的平衡常数关系。

利用三段式求出平衡常数，再用浓度商与平衡常数进行比较，确定平衡移动的方向，从而确定v正与v逆的大小关系。

Ⅰ根据电离平衡常数可知：酸性：，故往溶液中加入少量草酸溶液，反应生成和，故离子方程式为：。故答案为：；

点溶液中溶质为，的水解常数为，的电离程度大于水解程度，溶液呈酸性；b点溶液中溶质为，水解溶液显碱性，水也电离出氢氧根离子，所以，则溶液中正确的离子浓度关系为：c(Na+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-)>c(H+)。

故答案为：酸；c(Na+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-)>c(H+)；

高锰酸钾具有强氧化性，在酸性条件下将氧化为，自身被还原为，反应方程式为：，离子方程式为：。

故答案为：；

Ⅱ已知：                 

  ΔH2=-726.0kJ·mol-1，则二氧化碳与氢气反应生成液态甲醇和液态水的化学方程式为：，反应可由得到，根据盖斯定律，该反应的焓变为  。

故答案为：；

由图可知，压强一定时，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，即正反应为放热反应；平衡常数与压强无关，只与温度有关，A、B温度相等，则，正反应为放热反应，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则平衡常数减小，K，故K；温度相同时增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的平衡转化率增大，小于。

故答案为：放热；； 小于；

设容器容积为1L，

平衡常数，若A点时，保持容器容积和温度不变，向容器中再充入、和，，平衡向正反应方向移动，则。

故答案为：。