Question

17．過氧化鈣（CaO₂）難溶于水，廣泛應用于漁業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等許多方面．
I．CaO₂的制備：
（1）①在低溫下，往過氧化氫濃溶液中投入無水氯化鈣發(fā)生復分解反應，寫出該可逆反應的化學方程式H₂O₂+CaCl₂ CaO₂+2HCl．
②為控制低溫的方式，最好將反應器放置在冰水浴中．
③測得不同溫度下，過氧化鈣的平均生成速率如下表所示：

溫度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
CaO2平均生成速率（×10-3mol．s-1）	7.5	8.2	9.4	8.0	7.1	6.7	5.5

請解釋速率隨溫度如此變化的原因40℃之前，溫度升高，速率加快；40℃之后，溫度繼續(xù)升高，雙氧水分解，濃度下降，反應速率減慢．
（2）一段時間后，再加入氨水，當調(diào)節(jié)溶液pH至9～11，才出現(xiàn)大量沉淀．用簡要的文字解釋需用氨水調(diào)節(jié)pH至9～11的原因NH₃•H₂O結合HCl，使反應H₂O₂+CaCl₂CaO₂+2HCl平衡向正方向移動，提高過氧化鈣的產(chǎn)量．
II．CaO₂的熱穩(wěn)定性：CaO₂在一定溫度下能發(fā)生可逆反應，生成CaO和O₂．
（3）標準生成熱的定義為：在某溫度下，由處于標準狀態(tài)的各種元素的最穩(wěn)定的單質(zhì)生成標準狀態(tài)下1mol某純物質(zhì)的熱效應．已知，CaO₂和CaO的標準生成熱分別為a kJ•mol^-1和b kJ•mol^-1，請書寫CaO₂分解生成CaO和O₂的熱化學方程式2CaO₂（s）2CaO（s）+O₂（g）△H=2（b-a）kJ•mol^-1．
（4）一定溫度下，在2L的恒容容器中進行該反應，反應過程中各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下表所示：

時間/s	n（CaO2）/mol	n（CaO）/mol	n（O2）/mol
0	2	0	0
1	1.4	0.6	0.3
2	1	1	0.5
3	1	1	0.5

則該溫度下，反應的化學平衡常數(shù)K=0.25mol/L．
（5）3s時，若對該容器壓縮體積，其它條件不變，則當再次達到平衡時，氧氣的濃度不變（填“變大”、“變小”、“不變”、“無法確定”），理由是溫度不變，該反應的平衡常數(shù)K=c（CO₂）=0.25mol/L不變．
（6）下列說法不能說明該反應達到平衡的是a（填字母）．
a．氣體的密度不再改變             b．固體質(zhì)量不再改變
c．正反應速率不再改變             d．逆反應速率不再改變．

Answer 1

分析 I．（1）①在低溫下，往過氧化氫濃溶液中投入無水氯化鈣發(fā)生復分解反應生成CaO₂與HCl；
②為控制低溫，最好將反應器放置在冰水浴中；
③40℃之前，溫度升高，速率加快；40℃之后，溫度繼續(xù)升高，雙氧水分解；
（2）NH₃•H₂O結合反應生成HCl，使平衡向正方向移動；
II．（3）由標準生成熱可得熱化學方程式：①Ca（s）+O₂（g）=CaO₂（s）△H=a kJ•mol^-1，
②Ca（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CaO（s）△H=b kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律，（②-①）×2可得：2CaO₂（s） 2CaO（s）+O₂（g）；
（4）發(fā)生反應：2CaO₂（s） 2CaO（s）+O₂（g），2s、3s時，同一組分的物質(zhì)的量不變，說明2s時反應得到平衡，平衡常數(shù)K=c（O₂）；
（5）溫度不變，該反應的平衡常數(shù)K=c（CO₂）不變；
（6）可逆反應到達平衡時，同種物質(zhì)的正逆速率相等且保持不變，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達平衡．

解答 解：I．（1）①在低溫下，往過氧化氫濃溶液中投入無水氯化鈣發(fā)生復分解反應生成CaO₂與HCl，反應方程式為：H₂O₂+CaCl₂ CaO₂+2HCl，
故答案為：H₂O₂+CaCl₂ CaO₂+2HCl；
②為控制低溫，最好將反應器放置在冰水浴中，
故答案為：冰水��；
③40℃之前，溫度升高，速率加快；40℃之后，溫度繼續(xù)升高，雙氧水分解，濃度下降，反應速率減慢，
故答案為：40℃之前，溫度升高，速率加快；40℃之后，溫度繼續(xù)升高，雙氧水分解，濃度下降，反應速率減慢；
（2）NH₃•H₂O結合HCl，使反應H₂O₂+CaCl₂CaO₂+2HCl平衡向正方向移動，提高過氧化鈣的產(chǎn)量，
故答案為：NH₃•H₂O結合HCl，使反應H₂O₂+CaCl₂CaO₂+2HCl平衡向正方向移動，提高過氧化鈣的產(chǎn)量；
II．（3）由標準生成熱可得熱化學方程式：①Ca（s）+O₂（g）=CaO₂（s）△H=a kJ•mol^-1，
②Ca（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CaO（s）△H=b kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律，（②-①）×2可得：2CaO₂（s）2CaO（s）+O₂（g）△H=2（b-a）kJ•mol^-1，
故答案為：2CaO₂（s）2CaO（s）+O₂（g）△H=2（b-a）kJ•mol^-1；
（4）發(fā)生反應：2CaO₂（s） 2CaO（s）+O₂（g），2s、3s時，同一組分的物質(zhì)的量不變，說明2s時反應得到平衡，平衡常數(shù)K=c（O₂）=$\frac{0.5mol}{2L}$=0.25mol/L，
故答案為：0.25mol/L；
（5）溫度不變，該反應的平衡常數(shù)K=c（CO₂）=0.25mol/L不變，故氧氣的濃度不變，
故答案為：不變；溫度不變，該反應的平衡常數(shù)K=c（CO₂）=0.25mol/L不變；
（6）a．反應體系中只有氧氣為氣體，恒溫恒容條件下，隨反應進行容器內(nèi)氣體密度增大，氣體的密度保持不變，說明反應到達平衡，但若在恒溫恒壓下條件下，氧氣的密度不變，故a錯誤；
b．反應有氧氣生成，隨反應進行固體質(zhì)量減小，而固體質(zhì)量不再改變，說明反應到達平衡，故b正確；
c．可能反應到達平衡時只能反應速率相等，不再變化，故c正確；
d．可能反應到達平衡時只能反應速率相等，不再變化，故d正確．
故選：a．

點評 本題以過氧化鈣的制備為載體，考查對制備原理的分析與評價、化學平衡計算與影響因素、平衡狀態(tài)判斷、熱化學方程式書寫、陌生方程式書寫等，是對學生綜合能力的考查．