Question

（1）已知25℃時有關弱酸的電離平衡常數：

弱酸化學式	HSCN	CH3COOH	HCN	H2CO3
電離平衡常數	1.3×10—1	1.8×10—5	4.9×10—10	K1=4.3×10—7  K2=5.6×10—11

 
①等物質的量濃度的a.CH₃COONa、b.NaCN、c.Na₂CO₃、d.NaHCO₃溶液的pH由大到小的順序為
                       （填序號）。
②25℃時，將20 mL 0.1 mol·L^—1 CH₃COOH溶液和20 mL 0.1 mol·L^—1HSCN溶液分別與20 mL 0.1 mol·L^—1NaHCO₃溶液混合，實驗測得產生的氣體體積（V）隨時間（t）的變化如圖所示：反應初始階段兩種溶液產生CO₂氣體的速率存在明顯差異的原因是                                      。反應結束后所得兩溶液中，c（CH₃COO^—）    c（SCN^—）（填“＞”、“＜”或“＝”）

③若保持溫度不變，在醋酸溶液中加入少量鹽酸，下列量會變小的是______（填序號）。
a. c(CH₃COO^－)   b. c(H⁺)   c. K_w                d. 醋酸電離平衡常數 
（2）下圖為某溫度下，PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后，溶液的S^2—濃度、金屬陽離子濃度變化情況。如果向三種沉淀中加鹽酸，最先溶解的是           （填化學式）。向新生成的ZnS濁液中滴入足量含相同濃度的Pb²⁺、Fe²⁺的溶液，振蕩后，ZnS沉淀會轉化為              （填化學式）沉淀。

（3）甲烷燃料電池可以提升能量利用率。下圖是利用甲烷燃料電池電解50 mL 2 mol·L^—1的氯化銅溶液的裝置示意圖：

請回答：
① 甲烷燃料電池的負極反應式是                                          。
② 當線路中有0.1 mol電子通過時，       極增重________g

Answer 1

（13分）（1）① c b d a （2分）
②同濃度的HSCN比CH₃COOH酸性強，與NaHCO₃溶液反應快（2分） ＜（1分） ③ a（2分）
（2）FeS （1分） PbS （1分）
（3）①CH₄ —8e^— + 2H₂O＝CO₂ + 8H⁺  （2分） ②b（1分）   3.2（1分）

試題分析：（1）①電離平衡常數越小，酸越弱，因此根據電離平衡常數可知，酸性強弱順序是HSCN＞CH₃COOH＞H₂CO₃＞HCN＞HCO₃^－。酸越弱，相應的鈉鹽越容易水解，溶液的pH越大，則等物質的量濃度的a.CH₃COONa、b.NaCN、c.Na₂CO₃、d.NaHCO₃溶液的pH由大到小的順序為c＞b＞d＞a。
②根據電離常數可知，同濃度的HSCN比CH₃COOH酸性強，所以與NaHCO₃溶液反應快；反應結束后得到的是醋酸鈉后NaSCN溶液。由于酸性是HSCN比CH₃COOH酸性強，所以醋酸鈉的水解程度強于NaSCN的水解程度，因此溶液中c（CH₃COO^—）＜c（SCN^—）。
③根據圖像可知，PbS、ZnS、FeS的溶度積常數依次增大，所以如果向三種沉淀中加鹽酸，最先溶解的是FeS。根據溶解平衡可知，沉淀容易向生成更難溶的方向轉化，因此向新生成的ZnS濁液中滴入足量含相同濃度的Pb²⁺、Fe²⁺的溶液，振蕩后，ZnS沉淀會轉化為PbS沉淀。
（3）①原電池中負極失去電子，正極得到電子。因此在該燃料電池中甲烷在負極通入，氧氣在正極通入。由于電解質是酸性電解質，所以負極電極反應式是CH₄ —8e^— + 2H₂O＝CO₂ + 8H⁺。
②根據裝置圖可知，不電極與燃料電池的負極相連，作陰極。溶液中的銅離子在陰極放電，電極反應式是Cu^2＋＋2e^－＝Cu，所以不電極質量增加×64g/mol＝3.2g。