Question

17．防止污染、改善水質(zhì)的主要措施是對廢氣、廢水進(jìn)行處理．
I．已知汽車尾氣處理的反應(yīng)之一為：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H＜0．
將0.20mol NO和0.10mol CO充入一個容積恒定為1L的密閉容器中上述反應(yīng)，反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖1所示．

（1）該反應(yīng)第一次達(dá)平衡時的平衡常數(shù)為0.347L•mol^-1 ．
（2）第12min時改變的條件是升溫（填“升溫”、“降溫”），判斷的依據(jù)是因反應(yīng)速率加快且反應(yīng)逆向移動，
對放熱反應(yīng)而言，改變條件為升溫．
（3）在第24min時，若保持溫度不變，再向容器中充入CO和N₂各0.060mol，平衡將逆向移動（填“正向”、“逆向”或“不”）．
Ⅱ．含有乙酸鈉和對氯苯酚（）的酸性廢水；可利用微生物電池法除去，其原理如圖2所示．
（4）A是電池的負(fù)極（填“正”或“負(fù)”）．
（5）酸性條件下，B極的電極反應(yīng)式為Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-．
（6）設(shè)電極兩邊溶液分別為1L，反應(yīng)一段時間后，B極區(qū)溶液的pH從4變到1，此過程中處理的乙酸鈉的質(zhì)量為2.05g．（保留三位有效數(shù)）（O-16  Na-23  C-12  H-1）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）依據(jù)圖象讀出平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算平衡常數(shù)；
（2）12min后反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度減小，說明平衡逆向進(jìn)行；
（3）根據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
Ⅱ．（4）根據(jù)原電池中陽離子的移動方向確定正負(fù)極；
（5）B為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；
（6）由電極反應(yīng)式結(jié)合電子得失守恒來計算．

解答 解Ⅰ．（1）：依據(jù)圖象分析，第一次達(dá)到平衡時時平衡狀態(tài)下物質(zhì)的濃度為c（NO）=0.16mol/L，c（CO）=0.06mol/L，c（N₂）=0.02mol/L，c（CO₂）=0.04mol/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0.02×0.04×0.04}{0.16×0.16×0.06×0.06}$=0.347L•mol^-1；
故答案為：0.347L•mol^-1；
（2）12min后反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度減小，說明平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫改變符合圖象變化；
故答案為：升溫；因反應(yīng)速率加快且反應(yīng)逆向移動，對放熱反應(yīng)而言，改變條件為升溫；
（3）24min時，各物質(zhì)的濃度為c（NO）=0.18mol/L，c（CO）=0.08mol/L，c（N₂）=0.01mol/L，c（CO₂）=0.02mol/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.01×0.0{2}^{2}}{0.1{8}^{2}×0.0{8}^{2}}$=0.019，
若保持溫度不變，此時再向容器中充入CO、N₂各0.060mol，c（NO）=0.18mol/L，c（CO）=0.14mol/L，c（N₂）=0.07mol/L，c（CO₂）=0.02mol/L，濃度商計算Qc=$\frac{0.07×0.0{2}^{2}}{0.1{8}^{2}×0.1{4}^{2}}$=0.044＞K，平衡逆向進(jìn)行，
故答案為：逆向；
Ⅱ（4）原電池中氫離子的移動方向是從負(fù)極流向正極，所以B是電池的正極，A位電池的負(fù)極，
故答案為：負(fù)；
（5）A為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為CH₃COO^--8e^-+2H₂O=2CO₂+7H⁺，B為正極，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-，
故答案為：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-；
（6）由圖2可知，B極即正極反應(yīng)為：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-，B極區(qū)溶液體積為1L，pH從4變到1，故△n（H⁺）=0.1mol，則知B極得0.2mol電子，
根據(jù)正負(fù)極得失電子數(shù)相等可知，負(fù)極失去的電子數(shù)也為0.2mol，根據(jù)負(fù)極反應(yīng)：CH₃COO^--8e^-+2H₂O=2CO₂+7H⁺，可知，處理掉的乙酸鈉的物質(zhì)的量為$\frac{0.2}{8}$mol，故質(zhì)量為：$\frac{0.2}{8}$×82g/mol=2.05g．
故答案為：2.05g．

點(diǎn)評 本題為綜合題，考查了化學(xué)平衡常數(shù)的計算及應(yīng)用、影響化學(xué)平衡移動的因素、原電池工作原理，題目難度中等，注意原電池的計算依據(jù)正極得到電子數(shù)目等于負(fù)極失去電子數(shù)目．