(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)

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  • 解题思路:(1)①酸的电离平衡常数HSCN>CH3COOH>H2CO3>HCN>HCO3-,则酸根离子水解程度CO32->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Cu 2++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.

    (1)①酸的电离平衡常数HSCN>CH3COOH>H2CO3>HCN>HCO3-,则酸根离子水解程度CO32->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CO32->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Kw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=[3/4]:[1/2]=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-=CO32-+7H2O,正极上电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;

    ②电解池中,阴极上电极反应式为Cu 2++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(Cu 2+)=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.

    考点点评: 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.