Question

14．物質(zhì)的化學(xué)變化乍看起來(lái)，好像十分復(fù)雜，難以把握，而實(shí)際上是有規(guī)律可循的．認(rèn)識(shí)化學(xué)原理并將化學(xué)原理應(yīng)用于實(shí)際正是化學(xué)的魅力所在．
I．在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應(yīng)：
2X（g）?Y（g），溫度T₁、T₂下X的物質(zhì)的量濃度c（x）隨時(shí)間t變化的曲線(xiàn)如圖1所示：
 ①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為：$\frac{c（Y）}{{c}^{2}（X）}$

②M點(diǎn)的正反應(yīng)速率v正＞（填“＞”、“=”或“＜”）N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆；T₂下，在0～t₁時(shí)間內(nèi)，v（Y）=^{$\frac{2（a-b）}{{t}_{1}}$mol•L-1•min-1} ；該反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量＜（填“＞”、“=”或“＜”）進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量．
③M點(diǎn)時(shí)再加入一定量的X，平衡后X的轉(zhuǎn)化率增大（填“增大”、“減小”或“不變”）

II．0.1mol/LNaHCO₃溶液與0.1mol/L NaOH溶液等體積混合，所得溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)椋篶（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
III．圖2是某種燃料電池原理示意圖．
（1）該燃料電池工作過(guò)程中，其正極反應(yīng)式為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O
（2）若用此燃料電池作為電源向鐵制品上鍍上一層銅，則鐵制品要連接在燃料電池的a極（圖3）（填“a”或“b”）上．若用此燃料電池電解精煉銀，應(yīng)使粗銀作電解池的陽(yáng)極，使用AgNO₃和HNO₃的混合溶液作電解液，若陰極有少量紅棕色氣體生成，則生成該氣體的電極反應(yīng)式為：2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 Ⅰ．由圖可知，溫度為T(mén)₁先到達(dá)平衡，所以T₁＞T₂，溫度越高，平衡時(shí)X的物質(zhì)的量濃度越大，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)，故逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
①平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$；
②溫度高，反應(yīng)速率快；結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，M點(diǎn)轉(zhuǎn)化率小；
③M點(diǎn)時(shí)再加入一定量X，平衡正向移動(dòng)；
II．0.1mol/LNaHCO₃溶液與0.1mol/L NaOH溶液等體積混合發(fā)生反應(yīng)為：NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，得到溶液為碳酸鈉溶液，碳酸根離子分步水解溶液顯堿性；
III．（1）該裝置為氫氧燃料酸性電池，燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極，通入氧化劑的電極為正極，原電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水；
（2）電鍍時(shí)，鍍層作陽(yáng)極，鍍件作陰極；電解精煉時(shí)，粗銀作陽(yáng)極，純銀作陰極，若陰極有少量紅棕色氣體生成，說(shuō)明陰極上硝酸根離子得電子生成二氧化氮．

解答 解：Ⅰ．由圖可知，溫度為T(mén)₁先到達(dá)平衡，所以T₁＞T₂，溫度越高，平衡時(shí)X的物質(zhì)的量濃度越大，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)，故逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
①2X（g）?Y（g），平衡常數(shù)K=$\frac{c（Y）}{{c}^{2}（X）}$，故答案為：$\frac{c（Y）}{{c}^{2}（X）}$；
②溫度高，反應(yīng)速率快，則M點(diǎn)的正反應(yīng)速率＞N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率，T₂下，在0～t₁時(shí)間內(nèi)，v（X）=$\frac{a-b}{{t}_{1}}$mol•L^-1•min^-1，由速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可知v（Y）=$\frac{2（a-b）}{{t}_{1}}$mol•L^-1•min^-1，由于正向是放熱反應(yīng)，低溫利用平衡正向移動(dòng)，則進(jìn)行到M點(diǎn)X的轉(zhuǎn)化率較低，所以反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量少，該反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量＜進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量，
故答案為：＞；$\frac{2（a-b）}{{t}_{1}}$mol•L^-1•min^-1；＜；
③M點(diǎn)時(shí)再加入一定量X，平衡正向移動(dòng)，該反應(yīng)中反應(yīng)物、生成物均只有一種，則平衡后X的轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：增大；
II．0.1mol/LNaHCO₃溶液與0.1mol/L NaOH溶液等體積混合發(fā)生反應(yīng)為：NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，得到溶液為碳酸鈉溶液，碳酸根離子分步水解溶液顯堿性，溶液中離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
III．（1）該裝置為氫氧燃料酸性電池，燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極，通入氧化劑的電極為正極，原電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中氫離子向正極b移動(dòng)，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，
故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（2）電鍍時(shí)，鍍層作陽(yáng)極，鍍件作陰極，所以鐵上鍍銅時(shí)，鐵作陰極，連接原電池的負(fù)極a；電解精煉時(shí)，粗銀作陽(yáng)極，純銀作陰極，所以粗銀作陽(yáng)極，若陰極有少量紅棕色氣體生成，說(shuō)明陰極上硝酸根離子得電子生成二氧化氮，電極反應(yīng)式為：2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O，
故答案為：a；陽(yáng)；2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡的計(jì)算、圖象理解應(yīng)用、電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較、鹽類(lèi)水解原理、原電池和電解池原理、物質(zhì)的量的計(jì)算、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，根據(jù)串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算空氣的體積，注意書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí)要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性，把握溫度的比較、平衡移動(dòng)及速率計(jì)算為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意圖象的應(yīng)用，題目難度中等．