Question

以焦炭為原料，制取乙二醇的過(guò)程如下：

（1）草酸二甲酯“催化還原”制乙二醇的反應(yīng)原理如下：
CH₃OOC-COOCH₃（g）+4H₂（g）?HOCH₂-CH₂OH（g）+2CH₃OH（g）
此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

．
將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，可以發(fā)生如下反應(yīng)：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到三組數(shù)據(jù)（見(jiàn)下表）．

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1.6	5
2	900	1	2	0.4	3
3	900	1	2	0.4	1

（2）實(shí)驗(yàn)1達(dá)平衡時(shí)，CO（g）的濃度為

 

mol/L．
（3）實(shí)驗(yàn)3跟實(shí)驗(yàn)2相比，改變的條件可能是

 

（答出一種情況即可）．草酸二甲酯的水解產(chǎn)物草酸（H₂C₂O₄）為二元中強(qiáng)酸．常溫下，向10mL 0.1mol/LH₂C₂O₄溶液中逐滴加入0.1mol/L KOH溶液，所得滴定曲線如圖．

（4）在草酸氫鉀溶液中存在如下平衡：
H₂O?H⁺+OH^-、HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-和

 

（5）B點(diǎn)時(shí)，該溶液中H⁺、OH^-、K⁺、HC₂O₄^-的濃度大小關(guān)系為：

 

（6）若向0.1mol/L的草酸氫鉀溶液里滴加NaOH溶液至中性，此時(shí)溶液里各粒子濃度關(guān)系正確的是

 

（填序號(hào)）
a．c（K⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-）   
b．c（K⁺）+c（Na⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）
c．c（Na⁺）=c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-）            
d．c（K⁺）＞c（Na⁺）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡建立的過(guò)程,化學(xué)平衡的影響因素,離子濃度大小的比較

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫；
（2）結(jié)合化學(xué)方程式，平衡時(shí)CO₂的物質(zhì)的量，計(jì)算出CO轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量，得到平衡時(shí)CO的濃度；
（3）實(shí)驗(yàn)3跟實(shí)驗(yàn)2相比，平衡時(shí)CO₂的物質(zhì)的量不變，說(shuō)明化學(xué)平衡狀態(tài)等效，只是反應(yīng)時(shí)間縮短，可以結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)知識(shí)獲得答案；
（4）H₂C₂O₄為二元中強(qiáng)酸，HC₂O₄^-在溶液中既發(fā)生電離又發(fā)生水解；
（5）B點(diǎn)時(shí)，溶液為KHC₂O₄溶液，HC₂O₄^-離子水解，生成OH^-，顯堿性，可比較離子濃度大小；
（6）a．根據(jù)物料守恒判斷；
b．根據(jù)電荷守恒判斷；
c．根據(jù)物料守恒、電荷守恒判斷；
d．若恰好反應(yīng)，c（K⁺）=c（Na⁺），此時(shí)溶液呈堿性，故加入的氫氧化鈉的物質(zhì)的量略少些．

解答： 解：（1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，化學(xué)方程式為：CH₃OOC-COOCH₃（g）+4H₂（g）?HOCH₂-CH₂OH（g）+2CH₃OH（g），K=

c(HOCH2-CH2OH)?c2(CH3OH)

c(CH3OOC-COOCH3)?c4(H2)

，
故答案為：K=

c(HOCH2-CH2OH)?c2(CH3OH)

c(CH3OOC-COOCH3)?c4(H2)

；
（2）平衡時(shí)CO₂的物質(zhì)的量為1.6mol，CO和CO₂的計(jì)量數(shù)之比為1：1，則CO消耗了1.6mol，剩余4mol-1.6mol=2.4mol，濃度為

2.4mol

2L

=1.2mol/L，
故答案為：1.2； 
（3）實(shí)驗(yàn)3跟實(shí)驗(yàn)2相比，平衡時(shí)CO₂的物質(zhì)的量不變，需要時(shí)間少，化學(xué)反應(yīng)速率快，不影響化學(xué)平衡，且能加快反應(yīng)速率，可想到加入催化劑；又由于反應(yīng)前后氣體體積不變，也可以增大壓強(qiáng)，故答案為：使用了催化劑或加大了壓強(qiáng)；
（4）H₂C₂O₄為二元中強(qiáng)酸，HC₂O₄^-在溶液中發(fā)生電離與水解，還存在平衡：HC₂O₄^-+H₂O?H₂C₂O₄+OH^-，
故答案為：HC₂O₄^-+H₂O H₂C₂O₄+OH^-； 
（5）B點(diǎn)時(shí)，溶液為KHC₂O₄溶液，HC₂O₄^-離子水解，濃度減小，生成OH^-，顯堿性，OH^-濃度大于H⁺，得到離子大小順序?yàn)椋篶（K⁺）＞c（HC₂O₄^-＞c（H⁺）＞c（OH^-），故答案為：c（K⁺）＞c（HC₂O₄^-＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（6）a．碳元素在溶液中存在形式有：HC₂O₄^-、H₂C₂O₄、C₂O₄^2-，根據(jù)物料守恒由c（K⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-），故a正確；
b．根據(jù)電荷守恒有：c（K⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）+c（OH^-），溶液呈中性，則c（H⁺）=c（OH^-），故c（K⁺）+c（Na⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-），故b錯(cuò)誤；
c．由c（K⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-）、c（K⁺）+c（Na⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）可知，
c（Na⁺）=c（C₂O₄^2-）-c（H₂C₂O₄），故c錯(cuò)誤；
d．若恰好反應(yīng)，c（K⁺）=c（Na⁺），此時(shí)溶液呈堿性，故加入的氫氧化鈉的物質(zhì)的量略少些，故c（K⁺）＞c（Na⁺），故d正確；
故答案為：ad．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)、熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡影響因素、離子濃度比較、原電池等，題目綜合性較大，難度中等，（4）中離子濃度的比較中注意物料守恒、電荷守恒、質(zhì)子恒等式等．