1．(2020·福州质检)甲酸是基本有机化工原料之一，广泛用于农药、皮革、染料、医药和橡胶等工业。
(1)工业上利用甲酸的能量关系转换图如下：
反应HCOOH(g)CO2(g)＋H2(g)的焓变ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)某科学小组研究压强对反应CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的影响。t ℃下，在一个容积可变的密闭容器中，充入一定量的CO2和H2，测得不同压强下平衡时容器内气体的浓度如下表：
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实验编号
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反应压强
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物质浓度/(mol·L－1)
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CO2
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H2
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HCOOH
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1
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p1
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0.3
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0.3
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0.9
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2
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p2
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a
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a
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0.4
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3
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p3
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0.4
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0.4
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b
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①平衡时，实验1的正反应速率________(填“＞”“＜”或“＝”)实验3的逆反应速率。
②由实验1的数据可计算t ℃时，该反应的平衡常数K＝________。
③a＝________。
(3)经研究发现采用电还原法可将CO2转化为甲酸根离子，同时还能提高CO2的转化效率。其电解原理如图所示，下列叙述正确的是________。
A．Sn极的电极反应式为CO2＋2e－＋HCO===HCOO－＋CO
B．电解过程中K＋向Pt极移动
C．Pt极发生还原反应并有气体逸出
D．电解过程中HCO浓度逐渐减小
(4)甲酸的用途之一是配制“缓冲溶液”，在这种溶液中加入少量的强酸或强碱，溶液的pH变化不大，能保持溶液pH相对稳定。(已知甲酸的电离平衡常数Ka＝1.8×10－4)
①现将等浓度甲酸与甲酸钠溶液混合，配成0.1 mol·L－1的HCOOH—HCOONa缓冲溶液。用离子方程式表示将少量强碱加入HCOOH—HCOONa缓冲溶液中，pH变化不大的原因________________________________________________________________________。
②若用100 mL 0.2 mol·L－1HCOOH溶液配制pH为4的缓冲溶液，需加入________(答案保留一位小数)mL 0.2 mol·L－1 NaOH溶液。
解析：(1)根据图示，可知：①HCOOH(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋72.6 kJ·mol－1、②CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1、③H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝
－241.8 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由①＋②－③，可得HCOOH(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＝＋72.6 kJ·mol－1－283.0 kJ·mol－1－(－241.8 kJ·mol－1)＝＋31.4 kJ·mol－1。(2)①实验1、2、3均在恒温恒压下进行，根据题表中数据可知，实验3达到的平衡相当于增大实验1的压强达到的平衡，增大压强，反应速率增大，因此平衡时实验1的正反应速率小于实验3的逆反应速率。②由实验1的数据可知，t ℃时该反应的平衡常数K＝＝＝10。③由于平衡常数只与温度有关，因此实验2的平衡常数K＝＝10，解得a＝0.2。(3)Sn极与电源负极相连，为阴极，CO2发生还原反应转化为甲酸根离子，电极反应为CO2＋2e－＋HCO===HCOO－＋CO，A项正确；电解过程中阳离子向阴极移动，故K＋向Sn极移动，B项错误；Pt极为阳极，发生氧化反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，有O2逸出，C项错误；根据阴极的电极反应CO2＋2e－＋HCO===HCOO－＋CO可知，电解过程中HCO浓度逐渐减小，D项正确。(4)①将少量强碱加入HCOOH—HCOONa缓冲溶液中，发生反应HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O，因此溶液pH变化不大。②根据甲酸的电离平衡常数Ka＝＝1.8×10－4，该缓冲溶液pH为4，即c(H＋)＝10－4 mol·L－1，可知＝1.8，＝1.8；根据物料守恒，n(HCOO－)＋n(HCOOH)＝0.1 L×0.2 mol·L－1＝0.02 mol，则n(HCOO－)＝0.02 mol×；根据HCOOH＋NaOH===HCOONa＋H2O，n(NaOH)＝n(HCOO－)＝0.02 mol×，故需加入NaOH溶液的体积为0.02 mol×÷0.2 mol·L－1×＝64.3 mL。
答案：(1)＋31.4 (2)①＜ ②10 ③0.2
(3)AD (4)①HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O
②64.3
