Question

15．（1）已知25℃和101kPa時(shí)
①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-a kJ/mol
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H₂=-b kJ/mol
③C₂H₅OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₃=-c kJ/mol
試計(jì)算2CO（g）+4H₂（g）═H₂O（l）+C₂H₅OH（l）的△H=-（2a+4b-c）kJ/mol．
（2）對反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，在溫度為T₁、T₂時(shí)，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖所示．下列說法 不正確的是BC．
A．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＜C
B．B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對分子質(zhì)量：B＞C
C．A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A深，C淺
D．由狀態(tài)A到狀態(tài)B，可以用降溫的方法
（3）在100℃時(shí)，將0.50mol的NO₂氣體充入2L抽空的密閉容器中，每隔一定時(shí)間就對該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如表數(shù)據(jù)：

時(shí)間（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0.50	n1	0.34	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.05	n2	0.10	0.10

①上述條件下，前20秒二氧化氮的平均反應(yīng)速率為0.0025mol/（L•s），平衡時(shí)二氧化氮的轉(zhuǎn)化率為40%．
②該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K值為2.2．（保留一位小數(shù)）
（4）甲醇-空氣的燃料電池（電解質(zhì)為KOH溶液）得到廣泛應(yīng)用，請寫出該燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，若通入空氣之前電解質(zhì)KOH溶液的濃度為0.6mol/L，體積為100mL，當(dāng)電子轉(zhuǎn)移0.15mol后電解質(zhì)溶液的pH為13．（體積保持不變，室溫條件）
（5）電離度指弱電解質(zhì)在溶液里達(dá)電離平衡時(shí)，已電離的電解質(zhì)分子數(shù)占原來總分子數(shù)的百分?jǐn)?shù)．若室溫下，c mol/L氨水的電離平衡常數(shù)為K_b，則該氨水的電離度 α=$\sqrt{\frac{{K}_}{c}}$．（請用c和K_b表示，可進(jìn)行近似計(jì)算）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的加減，據(jù)此計(jì)算；
（2）N₂O₄（g）═2NO₂（g）△H=+57kJ•mol^-1，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡正向移動，NO₂的體積分?jǐn)?shù)增大；增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡逆向移動，NO₂的體積分?jǐn)?shù)減小，結(jié)合圖象來分析解答；
（3）①根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計(jì)算前20秒用四氧化二氮表示的反應(yīng)速率，然后利用反應(yīng)速率與計(jì)量數(shù)成正比計(jì)算用二氧化氮的平均反應(yīng)速率；
列出反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）的三段式，據(jù)此計(jì)算平衡時(shí)二氧化氮的平均反應(yīng)速率及轉(zhuǎn)化率；
②化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值；
（4）燃料電池中燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，堿溶液中生成碳酸鉀，氧氣在正極得到電子生成氫氧根離子；根據(jù)電極總反應(yīng)2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O計(jì)算出消耗氫氧化鉀的物質(zhì)的量，然后計(jì)算出反應(yīng)溶液中氫氧化鉀的濃度，最后計(jì)算出溶液dpH；
（5）設(shè)電離的一水合氨為x，則
      NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，
         C               0        0
轉(zhuǎn)化   x                x        x
平衡 c-x             x         x
K_b=$\frac{x×x}{c-x}$，據(jù)此進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）已知：①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-a kJ/mol
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H₂=-b kJ/mol
③C₂H₅OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₃=-c kJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，①×2-③+②×4得：2CO（g）+4H₂（g）=H₂O（l）+C₂H₅OH（l）△H_.4=2△H₁-△H₃+4△H₂=2×（-akJ/mol）-（-ckJ/mol）+4×（-bkJ/mol）=-（2a+4b-c）kJ/mol，
故答案為：-（2a+4b-c）kJ/mol；
（2）A．由圖象可知，A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，C的壓強(qiáng)大，則A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＜C，故A正確；
B．B、C兩點(diǎn)二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)相同，則氣體的平均相對分子質(zhì)量：B=C，故B錯(cuò)誤；
C．由圖象可知，A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，C的壓強(qiáng)大，與A相比C點(diǎn)平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，向逆反應(yīng)進(jìn)行是由于減小體積增大壓強(qiáng)，平衡移動的結(jié)果降低NO₂濃度增大趨勢，但到達(dá)平衡仍比原平衡濃度大，平衡時(shí)NO₂濃度比A的濃度高，NO₂為紅棕色氣體，則A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A淺，C深，故C錯(cuò)誤；
D．降低溫度，化學(xué)平衡逆向移動，NO₂的體積分?jǐn)?shù)減小，由圖象可知，A點(diǎn)NO₂的體積分?jǐn)?shù)大，則T₁＜T₂，由狀態(tài)A到狀態(tài)B，可以用降溫的方法，故D正確；
故答案為：BC；
（3）發(fā)生反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g）
反應(yīng)前（mol）  0.50              0
轉(zhuǎn)化  （mol）  0.20             0.10
平衡時(shí)（mol） 0.30             0.10
①前20秒N₂O₄的平均反應(yīng)速率為v（N₂O₄）=$\frac{\frac{0.05mol}{2L}}{20s}$=0.00125mol/（L•s），化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，則v（NO₂）=2v（N₂O₄）=0.0025mol/（L•s）；
平衡時(shí)二氧化氮的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{0.20mol}{0.50mol}$×100%=40%，
故答案為：0.0025mol/（L•s）；40%；
②該溫度下，達(dá)到平衡時(shí)c（N₂O₄）=$\frac{0.10mol}{2L}$=0.05mol/L、c（NO₂）=$\frac{0.30mol}{2L}$=0.15mol/L，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.05}{0.1{5}^{2}}$≈2.2，
故答案為：2.2；
（4）甲醇-空氣燃料電池中燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿溶液中生成碳酸鹽，C的化合價(jià)有-2價(jià)變?yōu)?4價(jià)，每摩C轉(zhuǎn)移6摩電子，依據(jù)電荷守恒和原子守恒，寫出電極反應(yīng)式，電極反應(yīng)式為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，電極總反應(yīng)為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，根據(jù)反應(yīng)可知，當(dāng)電子轉(zhuǎn)移0.15mol后消耗KOH的物質(zhì)的量為：0.15mol×$\frac{4}{12}$=0.05mol，則反應(yīng)后溶液中氫氧根離子濃度為：0.6mol/L-$\frac{0.05mol}{0.1L}$=0.1mol/L，所以反應(yīng)后溶液的pH=13，
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；13；
（5）設(shè)電離的一水合氨為x，則
      NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，
         C               0        0
轉(zhuǎn)化   x                x        x
平衡 C-x             x         x
則：K_b=$\frac{x×x}{c-x}$，解得：x=$\sqrt{c{K}_}$，
則該氨水的電離度a=$\frac{x}{c}$=$\frac{\sqrt{c{K}_}}{c}$=$\sqrt{\frac{{K}_}{c}}$，
故答案為：$\sqrt{\frac{{K}_}{c}}$．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡的計(jì)算、反應(yīng)熱與焓變、電解原理及電離平衡常數(shù)的計(jì)算等知識，題目難度中等，注意掌握化學(xué)平衡及其影響因素，明確反應(yīng)熱與焓變的關(guān)系，試題知識點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．