(1)已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数:(已知相对原子质量:N 14 O 16 Cu 64 H 1) 弱酸化学式 HSCN CH3COOH HCN H2CO3 电离平衡常数 1.3×10-1 1.8×10-5 4.9×10-10 K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11①同温度下.等pH值的a．NaHCO3 b．NaCN.c．Na2CO3.溶液的物质的量浓度� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

（1）已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数：（已知相对原子质量：N 14 O 16 Cu 64 H 1）

弱酸化学式	HSCN	CH₃COOH	HCN	H₂CO₃
电离平衡常数	1.3×10^-1	1.8×10^-5	4.9×10^-10	K₁=4.3×10^-7 K₂=5.6×10^-11

①同温度下，等pH值的a．NaHCO₃ b．NaCN、c．Na₂CO₃，溶液的物质的量浓度由大到小的顺序为

（填序号）．
②25℃时，将20mL 0.1mol?L^-1CH₃COOH溶液和20mL 0.1mol?L^-1HSCN溶液分别与20mL 0.1mol?L^-1NaHCO₃溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）的变化如图1所示：

反应初始阶段两种溶液产生CO₂气体的速率存在明显差异的原因是：

．
反应结束后所得两溶液中，c（SCN^-）

c（CH₃COO^-）（填“＞”、“＜”或“=”）
③若保持温度不变，在醋酸溶液中加入一定量氨气，下列量会变小的是

（填序号）．
a．c（CH₃COO^-） b．c（H⁺） c．K_wd．醋酸电离平衡常数
（2）甲烷是天然气的主要成分，是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质．一定条件下，用甲烷可以消除氮氧化物（NO_x）的污染．已知：
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₂
现有一份在相同条件下对H₂的相对密度为17的NO与NO₂的混合气体，用16g甲烷气体催化还原该混合气体，恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气，共放出1042.8kJ热量．
①该混合气体中NO和NO₂的物质的量之比为

②已知上述热化学方程式中△H₁=-1160kJ/mol，则△H₂=

（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率．图2是利用甲烷燃料电池电解50mL 2mol?L^-1的氯化铜溶液的装置示意图2：
请回答：
①甲烷燃料电池的负极反应式是

②当A中消耗0.15mol氧气时，B中

极增重

g．

考点：弱电解质在水溶液中的电离平衡,有关反应热的计算,化学电源新型电池,化学反应速率的影响因素

专题：化学反应中的能量变化,电离平衡与溶液的pH专题,电化学专题

分析：（1）①酸的电离平衡常数HSCN＞CH₃COOH＞H₂CO₃＞HCN＞HCO₃^-，则酸根离子水解程度CO₃^2-＞CN^-＞HCO₃^-＞CH₃COO^-＞SCN^-，酸根离子水解程度越大，则相同浓度的钠盐溶液的pH越大；
②反应速率与氢离子浓度成正比，所以氢离子浓度越大，反应速率越大；水解程度越大的酸根离子，其盐溶液中酸根离子浓度越小；
③温度不变，水的离子积常数、醋酸的电离平衡常数不变，在醋酸溶液中加入一定量氨气，一水合氨电离出的氢氧根离子和氢离子反应生成水，促进醋酸电离；
（2）①相同条件下，不同气体的摩尔质量之比等于其密度之比，据此计算氮氧化物平均摩尔质量，再根据平均摩尔质量计算NO和二氧化氮的物质的量之比；
②根据盖斯定律确定甲烷和二氧化氮之间的方程式，根据甲烷和NO、NO₂之间的反应确定分别和NO、NO₂之间反应需要甲烷的物质的量之比，再根据焓变进行计算；
（3）①甲烷燃料碱性电池中，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子；
②电解池中，阴极上电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，阳极上电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，根据串联电路中转移电子相等计算析出铜的质量．

解答： 解：（1）①酸的电离平衡常数HSCN＞CH₃COOH＞H₂CO₃＞HCN＞HCO₃^-，则酸根离子水解程度CO₃^2-＞CN^-＞HCO₃^-＞CH₃COO^-＞SCN^-，酸根离子水解程度越大，则相同浓度的钠盐溶液的pH越大，则相同pH值的这几种溶液，酸根离子水解程度越大，其浓度越小，则这几种盐溶液浓度大小顺序是a＞b＞c，故答案为：a＞b＞c；
②反应速率与氢离子浓度成正比，所以氢离子浓度越大，反应速率越大，所以相同温度下HSCN比CH₃COOH的电离平衡常数大，同浓度时电离出的氢离子浓度大，与NaHCO₃溶液反应快；水解程度越大的酸根离子，其盐溶液中酸根离子浓度越小，酸根离子水解程度CO₃^2-＞CN^-＞HCO₃^-＞CH₃COO^-＞SCN^-，所以c（SCN^-）＞c（CH₃COO^-），
故答案为：相同温度下HSCN比CH₃COOH的电离平衡常数大，同浓度时电离出的氢离子浓度大，与NaHCO₃溶液反应快；＞；
③若保持温度不变，在醋酸溶液中加入一定量氨气，NH₃+H₂O?NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，a．OH^-+H⁺=H₂O，所以促进醋酸电离，则c（CH₃COO^-）增大，故错误；
b．OH^-+H⁺=H₂O，所以c（H⁺）减小，故正确；
c．温度不变则K_w不变，故错误；
d．温度不变，则醋酸电离平衡常数不变，故错误；
故选b；
（2）①在相同条件下对H₂的相对密度为17的NO与NO₂的混合气体，相同条件下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比，所以混合气体的摩尔质量为34g/mol，设n（NO）为x，n（NO₂）为y，
混合气体摩尔质量=

30xg+46yg

(x+y)mol

=34g/mol，x：y=3：1，故答案为：3：1；
②16g甲烷的物质的量=

16g

16g/mol

=1mol，
根据盖斯定律知，CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁
CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=0.5（△H₁+△H₂）
NO和NO₂的物质的量之比为3：1，根据方程式知，当NO和NO₂完全转化为氮气时，分别和NO、NO₂反应的甲烷的物质的量之比=

：

=3：2，则有0.6mol甲烷和NO反应、0.4mol的甲烷和NO₂反应，
0.6mol甲烷和NO反应放出的热量=0.6mol×1160kJ/mol=696kJ，0.4mol甲烷和NO₂完全反应放出的热量=1042.8kJ-696kJ=346.8kJ，则0.4mol甲烷和NO₂完全反应放出的热量=0.5（△H₁+△H₂）×0.4mol=
=0.2mol×（1160kJ/mol+△H₂）=346.8kJ，则△H₂=

346.8kJ

0.2mol

-1160kJ/mol=-574 kJ/mol，
故答案为：-574 kJ/mol；
（3）①甲烷碱性燃料电池中，负极上电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，正极上电极反应式为 O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
②电解池中，阴极上电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，阳极上电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，连接原电池负极的是阴极，所以B中析出金属的是b电极，当A中消耗0.15mol氧气时，转移电子的物质的量=0.15mol×4=0.6mol，n（Cu²⁺ ）=2mol/L×0.05L=0.1mol，铜离子完全析出需要0.2mol电子，串联电路中转移电子相等，b电极上析出铜和氢气，所以析出铜的质量=0.1mol×64g/mol=6.4g，
故答案为：b；6.4．

点评：本题考查较综合，涉及原电池和电解池原理、弱电解质电离、盖斯定律等知识点，明确弱电解质的电离常数与酸根离子水解程度之间的关系、盖斯定律、原电池和电解池原理即可解答，注意（2）中分别与NO、NO2反应的甲烷的物质的量、（3）中阴极上不仅铜离子放电氢离子也放电，不能单纯根据转移电子相等计算析出铜的质量，为易错点．

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