乙酸是典型的有機(jī)酸,在生產(chǎn),生活中有廣泛應(yīng)用。
(1)常溫下,Ka(CH3COOH)=Kb(NH3?H2O)≈2.0×10-5。
①0.1mol?L-1CH3COONH4溶液中離子濃度大小關(guān)系為 c(NH+4)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)c(NH+4)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)。
②常溫下,0.2mol?L-1CH3COOH溶液和0.1mol?L-1NaOH溶液等體積混合,所得混合溶液的pH <<7(填“>”“<”或“=”)。
(2)利用電催化還原CO2制備CH3COOH的裝置如圖所示。
b極是 正極正極(填“正極”或“負(fù)極”);陰極的電極反應(yīng)式為 2CO2+8H++8e-=CH3COOH+2H2O2CO2+8H++8e-=CH3COOH+2H2O。
(3)乙酸作化工原料可以制備氫氣,涉及的反應(yīng)如下。
I.熱裂解反應(yīng):CH3COOH(g)?2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+213.7kJ?mol-1
II.脫羧反應(yīng):CH3COOH(g)?CH4(g)+CO2(g)ΔH2=-33.5kJ?mol-1
已知鍵能:E(C-H)=416kJ?mol-1,E(H-H)=436kJ?mol-1,E(C=0)=745kJ?mol-1,則C≡O(shè)鍵的鍵能為 1017.41017.4kJ?mol-1(提示:CO、CO2的結(jié)構(gòu)式依次為C≡O(shè)、O=C=O)。
(4)向密閉容器中充入乙酸氣體制備氫氣,發(fā)生(3)中I、II反應(yīng),反應(yīng)一段時(shí)間后測(cè)得溫度與產(chǎn)物的選擇性關(guān)系如圖所示【提示:H2的選擇性=n(H2)n(H2)+n(CO)+n(CH4)+n(CO2)×100%】。
①已知:650℃時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡。650℃之后,H2的選擇性高于CH4,主要原因是 熱裂解反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升溫平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);脫羧反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)熱裂解反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升溫平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);脫羧反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
②根據(jù)化學(xué)方程式,CH4和CO2的選擇性應(yīng)相等,CO和H2的選擇性應(yīng)相等,而實(shí)際上CO和H2的選擇性不同,主要原因是 H2+CO2 高溫 H2O+COH2+CO2 高溫 H2O+CO(用化學(xué)方程式表示)。
NH
+
4
NH
+
4
n
(
H
2
)
n
(
H
2
)
+
n
(
CO
)
+
n
(
C
H
4
)
+
n
(
C
O
2
)
高溫
高溫
【考點(diǎn)】離子濃度大小的比較;產(chǎn)物的百分含量隨濃度、時(shí)間的變化曲線;原電池與電解池的綜合;乙酸的化學(xué)性質(zhì);有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算.
【答案】c()=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-);<;正極;2CO2+8H++8e-=CH3COOH+2H2O;1017.4;熱裂解反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升溫平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);脫羧反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng);H2+CO2 H2O+CO
NH
+
4
高溫
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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