Question

9．二碳化学的研究在工业生产中具有重要意义．
（1）在一定温度和压强下，已知：

化学键	C-H	C-O	O-H	C=O	O=O	C-C
键能（kJ•mol-1）	414	326	464	728	498	332

①CH₃CH₂OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃CHO（g）+H₂O（g）△H₁=203kJ•mol^-1．
②若2CH₃CHO（g）+O₂（g）?2CH₃COOH（g）反应可自发进行，
则CH₃CH₂OH（g）+O₂（g）?CH₃COOH（g）+H₂O（g）△H₂ ＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2 ）将一定量CH₃CH₂OH和O₂充入恒温、恒压密闭容器中，发生反应2CH₃CH₂OH（g）+O₂（g）?2CH₃CHO（g）+2H₂O（g）至平衡状态．下列图象不合理的是B．

（3）己知：25℃，K_a（CH₃COOH）=1.75×10^-5，K_b（NH₃•H₂O）=1.75×10^-5，$\sqrt{1.75}$≈1.3，lgl.3≈0.1
①25℃，0．lmol•L^-1CH₃COOH 溶液的pH=2.9；将0.1mol•L^-1CH₃COOH溶液与0.1mol•L^-1的氨水等体积混合，所得溶液中离子浓度大小关系为c（CH₃COO^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-）．
②25℃，0.2mol•L^-1NH₄Cl溶液中NH₄⁺水解反应的平衡常数Kh=5.7×10^-10 （保留2位有效数字）．
③25℃，向0.1mol•L^-1氨水中加入少量NH₄Cl固体，NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-的电离平衡逆（填“正”、“逆”或者“不”）移；请用氨水和某种铵盐（其它试剂与用品自选），设计一个实验证明NH₃•H₂O是弱电解质取少量氨水于试管中，滴加2～3滴酚酞试液，再加入少量醋酸铵固体，充分振荡后溶液红色变浅．证明NH₃•H₂O是弱电解质；．

Answer 1

分析 （1）①反应焓变△H=反应物总键能-生成物总键能；
②若2CH₃CHO（g）+O₂（g）?2CH₃COOH（g）反应可自发进行，△H＜0，结合热化学方程式和盖斯定律计算分析；
（2）恒温、恒压密闭容器中，发生反应2CH₃CH₂OH（g）+O₂（g）?2CH₃CHO（g）+2H₂O（g）至平衡状态
A．气体前后质量不变，反应前后气体物质的量增大，随反应进行气体体积增大，密度减小至不变；
B．气体质量不变，气体物质的量增加，随反应进行气体平均摩尔质量减小至不变
C．反应进行乙醛物质的量增大，氧气物质的量减小；
D．乙醇转化率随反应进行增大至不变；
（3）①依据平衡常数计算溶液中氢离子浓度，PH=-lgc（H⁺）；将0.1mol•L^-1CH₃COOH溶液与0.1mol•L^-1的氨水等体积混合得到醋酸氨溶液．醋酸电离程度和一水合氨电离程度相同，水解程度相同溶液呈中性；
②25℃，0.2mol•L^-1NH₄Cl溶液中NH₄⁺水解，离子方程式为：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，反应的平衡常数Kh=$\frac{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）c（{H}^{+}）}{c（N{{H}_{4}}^{+}）}$=$\frac{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）c（{H}^{+}）}{c（N{{H}_{4}}^{+}）}$×$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{Kw}{Kb}$；
③25℃，向0.1mol•L^-1氨水中加入少量NH₄Cl固体，溶解后铵根离子浓度增大，平衡逆向进行，向稀氨水中滴入酚酞试液，然后改变铵根离子浓度观察溶液颜色是否变化来判断是否存在电离平衡．

解答 解：（1）①CH₃CH₂OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃CHO（g）+H₂O（g）△H₁=414KJ/mol×5+326KJ/mol+464KJ/mol+332KJ/mol+$\frac{1}{2}$×498KJ/mol-3×414KJ/mol-332KJ/mol-326KJ/mol-464KJ/mol-2×464KJ/mol=203 kJ•mol^-1 ，
故答案为：203 kJ•mol^-1；
②Ⅰ．CH₃CH₂OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃CHO（g）+H₂O（g）△H₁=203 kJ•mol^-1 ，
Ⅱ.2CH₃CHO（g）+O₂（g）?2CH₃COOH（g）△H₂=2（3×414KJ/mol+332KJ/mol+326KJ/mol+464KJ/mol）+498KJ/mol-2（3×414KJ/mol+332KJ/mol+326KJ/mol+464KJ/mol+728KJ/mol）=-958KJ/mol
盖斯定律（Ⅰ×2+Ⅱ）×$\frac{1}{2}$得到：CH₃CH₂OH（g）+O₂（g）?CH₃COOH（g）+H₂O（g）△H=-552KJ/mol，△H₂ ＜0，
故答案为：＜；
（2）恒温、恒压密闭容器中，发生反应2CH₃CH₂OH（g）+O₂（g）?2CH₃CHO（g）+2H₂O（g）至平衡状态
A．气体前后质量不变，反应前后气体物质的量增大，随反应进行气体体积增大，密度减小至不变，图象变化符合，故A不选；
B．气体质量不变，气体物质的量增加，随反应进行气体平均摩尔质量减小至不变，图象变化趋势错误，故B选；
C．反应进行乙醛物质的量增大，氧气物质的量减小，图象中变化趋势正确，故C不选；
D．乙醇转化率随反应进行增大至不变，反应达到平衡状态，故D不选；
故答案为：B；
（3）①K_a（CH₃COOH）=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{{c}^{2}（{H}^{+}）}{0.1}$=1.75×10^-5，c（H⁺）=$\sqrt{1.75×1{0}^{-6}}$mol/L=1.3×10^-3mol/L，PH=-lg1.3×10^-3mol/L≈2.9，将0.1mol•L^-1CH₃COOH溶液与0.1mol•L^-1的氨水等体积混合得到醋酸氨溶液．醋酸电离程度和一水合氨电离程度相同，水解程度相同溶液呈中性，溶液中离子浓度关系为：c（CH₃COO^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-），
故答案为：2.9； c（CH₃COO^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-）；
②25℃，0.2mol•L^-1NH₄Cl溶液中NH₄⁺水解，离子方程式为：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，反应的平衡常数Kh=$\frac{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）c（{H}^{+}）}{c（N{{H}_{4}}^{+}）}$=$\frac{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）c（{H}^{+}）}{c（N{{H}_{4}}^{+}）}$×$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{Kw}{Kb}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1.75×1{0}^{-5}}$=5.7×10^-10，
故答案为：5.7×10^-10；
③25℃，向0.1mol•L^-1氨水中加入少量NH₄Cl固体，铵根离子浓度增大，NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-的电离平衡逆向进行，取少量稀氨水，滴入酚酞试液，溶液呈红色，加入氯化铵晶体，溶液的红色变浅，说明氨水存在电离平衡，氨水电离生成铵根离子和氢氧根离子，加入氯化铵晶体后，溶液中铵根离子浓度增大，使平衡向逆反应方向移动，从而抑制氨水的电离，取少量氨水于试管中，滴加2～3滴酚酞试液，再加入少量醋酸铵固体，充分振荡后溶液红色变浅．证明NH₃•H₂O 是弱电解质，
故答案为：逆；取少量氨水于试管中，滴加2～3滴酚酞试液，再加入少量醋酸铵固体，充分振荡后溶液红色变浅．证明NH₃•H₂O 是弱电解质．

点评 本题考查了热化学方程式焓变计算、盖斯定律计算应用、影响电离平衡、化学平衡因素、平衡标志判断、平衡常数计算等，掌握基础是解题关键，题目难度中等．