化学反应原理综合应用1．醋酸是一种常见的弱酸。
(1)假如某醋酸溶液中c(CH3COOH)＝0.10 mol·L－1，c(H＋)＝1.3×10－3mol·L－1，则此时c(CH3COO－)约为________mol·L－1；计算此时醋酸的电离平衡常数，写出计算过程：________。
[注：c平衡(CH3COOH)≈0.10 mol·L－1，水的电离可忽略不计](2)为了探究镁条与盐酸、醋酸反应时，浓度或温度对反应速率(观察镁条消失的时间)的影响，准备了以下化学用品：0.20 mol·L－1与0.40 mol·L－1的HCl溶液、0.20 mol·L－1与0.40 mol·L－1的CH3COOH溶液、4条镁条(形状、大小、质量相同)、几支试管和胶头滴管，酸液温度控制为298 K和308 K。
①酸液都取足量、相同体积，请你帮助完成以下实验设计表：实验编号温度/ K盐酸浓度/(mol·L－1)醋酸浓度/(mol·L－1)实验目的a 298 0.20 Ⅰ.实验a和b是探究________对镁与盐酸反应速率的影响；Ⅱ.实验a和c是探究________对镁与盐酸反应速率的影响；Ⅲ.实验a和d是探究相同温度下，相同浓度的盐酸、醋酸与镁反应速率的区别b 308 0.20c 298 0.40d ____ ______②若①中实验a镁条消失的时间是20 s，则镁条剩余质量与时间关系如图所示。
假设：该反应温度每升高10℃，反应速率是原来的2倍；温度相同时，醋酸的平均反应速率是相同浓度盐酸平均速率的12，请在此图中大致画出“实验b”、“实验d”的镁条剩余质量与时间关系曲线，请注意必要的标注。
(3)镁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用，依据镁的性质、用途等回答下列问题：已知：①Mg(s)＋2H2O(g)===Mg(OH)2(s)＋H2(g) ΔH1＝－441 kJ·mol－1②H2O(g)===H2(g)＋12O2(g)ΔH2＝＋242 kJ·mol－1③Mg(s)＋12O2(g)===MgO(s)ΔH3＝－602 kJ·mol－1则氢氧化镁分解的热化学方程式是____________________________。
(4)电化学在日常生活中用途广泛，图甲是镁-次氯酸钠燃料电池，电池总反应为Mg＋ClO－＋H2O===Cl－＋Mg(OH)2↓，图乙是含Cr2O2－7的工业废水的处理。
下列说法正确的是________(填字母)。
A ．图乙中Cr 2O 2－7向惰性电极移动，与该极附近的OH －结合转化成Cr(OH)3除去 B ．图乙的电解池中，有0.084 g 阳极材料参与反应，阴极会有336 mL 的气体产生C ．图甲中发生的还原反应是Mg 2＋＋ClO －＋H 2O ＋2e －===Cl －＋Mg(OH)2↓D ．若图甲中3.6 g 镁溶解产生的电量用以图乙废水处理，理论可产生10.7 g 氢氧化铁沉淀解析：(1)K ＝c (H ＋)·c (CH 3COO －)c (CH 3COOH )＝(1.3×10－3)20.10mol·L －1＝1.69×10－5mol·L －1。
(2)实验a 和b 的不同点是盐酸的温度，所以是探究不同温度对镁与盐酸反应速率的影响；实验a 和c 的不同点是盐酸的浓度，所以是探究不同浓度对镁与盐酸反应速率的影响；实验a 和d 是探究相同温度下，相同浓度的盐酸、醋酸与镁反应速率的区别，所以实验d 的温度是298K 。
该反应温度每升高10 ℃，反应速率是原来的2倍，温度相同、浓度相同时，醋酸的平均反应速率是盐酸的12，与a 比较，b 温度升高10 ℃，反应速率是原来的2倍，所以b 反应时间缩短到10 min ，d 的反应速率是a 的12，则反应时间是a 的2倍，即40 min 。
(3)④Mg(OH)2(s)===MgO(s)＋H 2O(g) ΔH ，根据盖斯定律，反应④＝②＋③－①，ΔH ＝ΔH 2＋ΔH 3－ΔH 1＝＋81 kJ·mol －1。
(4)在电解池中，阴离子应该移向阳极，根据装置乙可知，惰性电极作阴极，A 错误；未标明标准状况，故无法计算产生气体的体积，B 错误；根据装置甲可知，镁作负极，发生电极反应是Mg －2e －===Mg 2＋，C 正确；图甲中溶解3.6 g 镁时，失去的电子是0.3 mol ，在图乙中阳极反应是Fe －2e －===Fe 2＋，根据电子守恒可得此时生成0.15 mol Fe 2＋，所以最后生成的氢氧化铁也是0.15 mol ，即16.05 g ，D 错误。
答案：(1)1.3×10－3K ＝c (H ＋)·c (CH 3COO －)c (CH 3COOH )＝(1.3×10－3)20.10mol·L －1＝1.69×10－5mol·L －1 (2)①Ⅰ.温度 Ⅱ.浓度 d ．298 0.20 ②见下图(3)Mg(OH)2(s)===MgO(s)＋H 2O(g)ΔH ＝＋81 kJ·mol －1(4)C2．二甲醚(CH 3OCH 3)是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。
工业上以水煤气(CO 、H 2)为原料生产二甲醚(CH 3OCH 3)的新工艺主要发生三个反应：2H2(g)＋CO(g)CH 3OH(g) ΔH ＝－90.0 kJ·mol －1 ①2CH 3OH(g) CH 3OCH 3(g)＋H 2O(g) ΔH ＝－24.5kJ·mol －1 ②CO(g)＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g) ΔH ＝－41.1 kJ·mol －1 ③回答下列问题：(1)新工艺的总反应3H2＋3CO CH3OCH3＋CO2的热化学方程式为________________________________________________。
(2)已知一些共价键的键能如下：化学键H—H C—H C—O O—H键能/kJ·mol－1436 414 326 464运用反应①计算一氧化碳中碳氧共价键的键能为________kJ·mol－1。
(3)在250℃的恒容密闭容器中，下列事实可以作为反应③已达平衡依据的是________(填选项字母)。
A．容器内气体密度保持不变B．CO与CO2的物质的量之比保持不变C．H2O与CO2的生成速率之比为1∶1D．该反应的平衡常数保持不变(4)对于反应①某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应10 min后，达到平衡时测得c(CO)＝0.2 mol·L－1，计算此温度下的平衡常数K＝________。
(5)绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理如图所示。
①氧气应从c处通入，电极Y为________极，发生的电极反应式为________________________________________________；②二甲醚[(CH3)2O]应从b处加入，电极X上发生的电极反应式为______________________________________________；③电池在放电过程中，电极X周围溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析：(1)根据盖斯定律，由2×①＋②＋③可得：3H2(g)＋3CO(g)CH 3OCH3(g)＋CO2(g)，ΔH＝＋[2×(－90.0)＋(－24.5)＋(－41.1)]kJ·mol－1＝－245.6 kJ·mol－1。
(2)反应①中断裂2 moI H—H键、1 mol键，形成3 mol C—H 键、1 mol C—O键、1 mol O—H键，该反应为放热反应，则3×414 kJ·mol－1＋326 kJ·mol－1＋464 kJ·mol－1－[2×436 kJ·mol－1＋E()]＝90.0 kJ·mol－1，解得E()＝1 070 kJ·mol－1。
(3)该反应中物质全为气体，恒容密闭容器中气体密度始终不变，因此密度不变不能说明达到平衡状态，A错误；CO与CO2的物质的量之比保持不变，说明反应物和生成物的浓度保持不变，反应达到平衡，故B正确；H2O、CO2的生成速率之比为1∶1，正、逆反应速率相等，因此可以说明达到平衡状态，C正确；平衡常数只与温度有关，温度不变时，改变其他条件，即使平衡发生移动，平衡常数仍不变，不能说明达到平衡状态，D错误。
(4)根据提供数据，可以计算出达到平衡时c(CO)＝0.2 mol·L－1，c(H2)＝1.4 mol·L－1，c(CH3OH)＝0.8 mol·L－1，则K＝0.80.2×1.42≈2.04。
(5)①c处通入的气体是氧气，根据d处生成物知，正极上发生的反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；②b处通入的物质是二甲醚，X电极反应式为(CH3)2O－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋；③电池在放电过程中，电极X发生的反应为(CH3)2O－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋，X电极周围溶液的pH减小。
答案：(1)3H 2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)ΔH＝－245.6 kJ·mol－1(2)107 0(3)B、C(4)2.04(5)①正O2＋4e－＋4H＋===2H2O②(CH3)2O－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋③减小3．(2016·全国卷Ⅰ)元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3＋(蓝紫色)、Cr(OH)－4(绿色)、Cr2O2－7(橙红色)、CrO2－4(黄色)等形式存在。
Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体。
回答下列问题：(1)Cr3＋与Al3＋的化学性质相似。
在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量，可观察到的现象是________________________。
(2)CrO2－4和Cr2O2－7在溶液中可相互转化。
室温下，初始浓度为1.0 mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O2－7)随c(H＋)的变化如图所示。
①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应_______________________________________________________________________ _。