Question

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳的化合物具有重要意義．
（1）常溫下I₂O₅（s）可用于檢測(cè)CO，反應(yīng)原理為：5CO（g）+I₂O₅（g）?5CO₂（g）+I₂（s）△H＜0．向2L密閉容器中加入足量I₂O₅（s），并通人1mol CO，CO₂的體積分?jǐn)?shù)φ（CO₂）隨時(shí)間的變化如圖所示．
①0～0.5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（CO）=

 

．
②保持溫度和體積不變，若開始加入CO（g）的物質(zhì)的量是原來的2倍，則下列說法正確的是

 

（填代號(hào)）．
a．生成I₂的質(zhì)量為原來的2倍
b．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變
c．達(dá)到平衡的時(shí)間為原來的2倍
d．混合氣體的密度不變
③反應(yīng)達(dá)a點(diǎn)時(shí)，欲增大容器中CO₂的體積分?jǐn)?shù)φ（CO₂），可采取的措施為

 

．
（2）以Cu₂Al₂O₄為催化劑，可以將CO_x和CH₄的混合氣體直接轉(zhuǎn)化為乙酸．
①若該反應(yīng)的原子利用率為100%，則CO_x中x=

 

．
②在25℃下，將pH=a的氫氧化鈉溶液與pH=b的醋酸溶液等體積混合，若兩溶液恰好完全反應(yīng)，則a+b

 

14（填“＞”、“＜”或“=”）；該溫度下醋酸的電離常數(shù)K=

 

（用含a、b的式子表示）．
（3）利用反應(yīng)2NO₂+4CO═N₂+4CO₂可以處理汽車尾氣，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，用熔融Na₂O作電解質(zhì)，其正極電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：產(chǎn)物的百分含量隨濃度、時(shí)間的變化曲線,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①列三段式求出0～0.5min內(nèi)反應(yīng)消耗的CO，再求出其反應(yīng)速率；
②該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量相同，保持溫度和體積不變，若開始加入CO（g）的物質(zhì)的量是原來的2倍，則達(dá)到平衡時(shí)與原平衡是等效平衡，根據(jù)等效平衡的特點(diǎn)分析；
③欲增大容器中CO₂的體積分?jǐn)?shù)φ（CO₂），則平衡正移，根據(jù)影響平衡的因素分析；
（2）①根據(jù)原子守恒計(jì)算；
②pH=a的氫氧化鈉溶液中c（NaOH）=c（OH^-）=10^a-14mol/L，醋酸部分電離，則pH=b的醋酸溶液中c（醋酸）＞10^-bmol/L，酸堿恰好中和，則酸的物質(zhì)的量與堿的物質(zhì)的量相等，據(jù)此分析；醋酸的電離常數(shù)K=

c(CH3COO-)?c(H+)

c(CH3COOH)

，c（醋酸）=c（NaOH），氫離子濃度已知，則可以計(jì)算出K；
（3）燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答： 解：（1）①設(shè)0～0.5min內(nèi)反應(yīng)消耗的CO為xmol，
               5CO（g）+I₂O₅（g）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量（mol）：1                   0
反應(yīng)量（mol）：x                   x
平衡量（mol）：1-x                  x
則 

xmol

1mol

=0.8，所以x=0.8，則v（CO）=

n V

t

=

0.8mol 2L

5min

=0.8mol/（mol?L）；
故答案為：0.8mol/（mol?L）；
②該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量相同，保持溫度和體積不變，若開始加入CO（g）的物質(zhì)的量是原來的2倍，則達(dá)到平衡時(shí)與原平衡是等效平衡，
a．等效平衡的轉(zhuǎn)化率相同，若開始加入CO（g）的物質(zhì)的量是原來的2倍，則生成I₂的質(zhì)量為原來的2倍，故a正確；
b．該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量相同，當(dāng)開始加入CO（g）的物質(zhì)的量是原來的2倍，達(dá)到平衡時(shí)，氣體的物質(zhì)的量增大2倍，質(zhì)量也增大2倍，所以混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變，故b正確；
c．反應(yīng)物的濃度增大，反應(yīng)速率加快，所以達(dá)到平衡的時(shí)間比原來的2倍小，故c錯(cuò)誤；
d．混合氣體的體積不變，氣體的質(zhì)量增大，所以氣體的密度增大，故d錯(cuò)誤；
故答案為：ab；
③欲增大容器中CO₂的體積分?jǐn)?shù)φ（CO₂），則平衡正移，已知該反應(yīng)正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，所以降低溫度平衡正移；
故答案為：降低溫度；
（2）①將CO_x和CH₄的混合氣體直接轉(zhuǎn)化為乙酸，則反應(yīng)方程式為：CO_x+CH₄=C₂H₄O₂，根據(jù)O原子守恒得x=2；
故答案為：2；
②pH=a的氫氧化鈉溶液中c（NaOH）=c（OH^-）=10^a-14mol/L，
醋酸部分電離，則pH=b的醋酸溶液中c（醋酸）＞10^-bmol/L，
酸堿恰好中和，則酸的物質(zhì)的量與堿的物質(zhì)的量相等，則c（NaOH）=c（OH^-）=10^a-14mol/L=c（醋酸）＞10^-bmol/L，
所以10^a-14＞10^-b，則a+b＞14；
c（醋酸）=c（NaOH）=10^a-14mol/L，c（H⁺）=c（CH₃COO^-）=10^-bmol/L，則醋酸的電離常數(shù)K=

c(CH3COO-)?c(H+)

c(CH3COOH)

=

10-b×10-b

10a-14-10-b

=

10-2b

10a-14-10-b

；
故答案為：a+b＞14；

10-2b

10a-14-10-b

；
（3）利用反應(yīng)2NO₂+4CO═N₂+4CO₂可以處理汽車尾氣，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，用熔融Na₂O作電解質(zhì)，負(fù)極上CO失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上NO₂得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N₂，其正極電極反應(yīng)式為：2NO₂+8e^-=N₂+4O^2-；
故答案為：2NO₂+8e^-=N₂+4O^2-．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、影響平衡的因素、酸堿混合溶液的有關(guān)計(jì)算、原電池原理的應(yīng)用等，題目綜合性較強(qiáng)，難度較大，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和數(shù)據(jù)處理能力．