Question

14．鎂、鐵、鎢、釩的化合物在科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中用途非常廣泛．
Mg₂Ni是一種儲氫合金，已知：Mg（s）+H₂（g）=MgH₂（s）△H₁=-74.5kJ•mol^-1
Mg₂Ni（s）+2H₂（g）=Mg₂NiH₄（s）△H₂=-64.4kJ•mol^-1
（1）寫出Mg₂Ni和MgH₂ 反應生成Mg和Mg₂NiH₄的熱化學方程式：Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H=+84.6kJ/mol
（2）一定溫度下，在碘鎢燈燈泡內(nèi)封存的少量碘與沉積在燈泡壁上的鎢可以發(fā)生如下的可逆反應：W（s）+I₂（g）?WI₂（g），為模擬上述反應，在實驗室中準確稱取4.5×10^-3mol碘、6.0×10^-3mol金屬鎢放置于50.0mL密閉容器中，并加熱使其反應．如圖1是混合氣體中的WI₂蒸氣的物質(zhì)的量隨時間變化關(guān)系的圖象[n（WI₂）～t]，其中曲線Ⅰ（0～t₂時間段）的反應溫度為450℃，曲線Ⅱ（從t₂時刻開始）的反應溫度為530℃．請回答下列問題：

①該反應是放熱（填“放熱”或“吸熱”）反應．450℃該反應的化學平衡常數(shù)K=0.5；
?②反應從開始到t₁（t₁=3min）時間內(nèi)的平均速率：v（I₂）=1.0×10^-2mol•L^-1•min^-1
③能夠說明上述反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的有bc
a．I₂與WI₂的濃度相等
b．單位時間內(nèi)，金屬鎢消耗的物
質(zhì)的量與單質(zhì)碘生成的物質(zhì)的量相等
c．容器內(nèi)混合氣體的密度不再改變
d．容器內(nèi)氣體壓強不發(fā)生變化
（3）煙氣（主要含SO₂、CO₂）在較高溫度經(jīng)如圖2所示方法脫除SO₂，并制得H₂SO₄．
①在陰極放電的物質(zhì)是O₂．
②在陽極生成SO₃的電極反應式是2SO₄^2--4e^-=2SO₃↑+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）已知：①Mg（s）+H₂（g）=MgH₂（s）△H₁₌-74.5kJ•mol^-1
②Mg₂Ni（s）+2H₂（g）=Mg₂NiH₄（s）△H₂=-64.4kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，②-①×2可得：Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）；
（2）①由圖可知，升高溫度，WI₂的物質(zhì)的量減少，說明化學平衡逆向移動，正反應為放熱反應；
450℃平衡時，n（WI₂）=1.5×10^-3mol，則n（I₂）=4.5×10^-3mol-1.5×10^-3mol=3×10^-3mol，反應前后氣體體積不變，用物質(zhì)的量代替濃度代入K=$\frac{c（W{I}_{2}）}{c（{I}_{2}）}$計算平衡常數(shù)；
②根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（I₂）；
③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；
（3）陰極發(fā)生還原反應，陽極發(fā)生氧化反應，由示意圖可知，陰極是氧氣獲得電子得到SO₄^2-，陽極是熔融硫酸鉀中硫酸根失去電子生成SO₃、O₂．

解答 解：（1）已知：①Mg（s）+H₂（g）=MgH₂（s）△H₁=-74.5kJ•mol^-1
②Mg₂Ni（s）+2H₂（g）=Mg₂NiH₄（s）△H₂=-64.4kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，②-①×2可得：Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H=+84.6kJ/mol，
故答案為：Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）═2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H=+84.6kJ/mol；
（2）①由圖可知，升高溫度，WI₂的物質(zhì)的量減少，說明化學平衡逆向移動，正反應為放熱反應；
450℃平衡時，n（WI₂）=1.5×10^-3mol，則n（I₂）=4.5×10^-3mol-1.5×10^-3mol=3×10^-3mol，反應前后氣體體積不變，用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，則K=$\frac{c（W{I}_{2}）}{c（{I}_{2}）}$=$\frac{1.5×1{0}^{-3}}{3×1{0}^{-3}}$=0.5，
故答案為：放熱；0.5；
②△n（I₂）=n（WI₂）=1.5×10^-3mol，則v（I₂）=$\frac{\frac{1.5×1{0}^{-3}mol}{0.05L}}{3min}$=1.0×10^-2mol•L^-1•min^-1，
故答案為：1.0×10^-2mol•L^-1•min^-1；
③a．平衡時I₂與WI₂的濃度與碘的轉(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時不一定相等，故a錯誤；
b．單位時間內(nèi)，金屬鎢消耗的物質(zhì)的量與單質(zhì)碘生成的物質(zhì)的量相等，說明單質(zhì)碘的生成速率與消耗速率相等，反應到達平衡，故b正確；
c．容器容積不變，隨反應進行容器內(nèi)混合氣體總質(zhì)量增大，容器內(nèi)混合氣體的密度增大，當混合氣體密度不再改變時，反應到達平衡，故c正確；
d．反應前后氣體物質(zhì)的量不變，恒溫恒容下容器內(nèi)氣體壓強始終不變，故d錯誤，
故選：bc；
（3）陰極發(fā)生還原反應，陽極發(fā)生氧化反應，由示意圖可知，陰極是氧氣獲得電子得到SO₄^2-，陽極是熔融硫酸鉀中硫酸根失去電子生成SO₃、O₂．
①氧氣在陰極獲得電子，故答案為：O₂；
②陽極電極反應方程式為：2SO₄^2--4e^-=2SO₃↑+O₂↑，故答案為：2SO₄^2--4e^-=2SO₃↑+O₂↑．

點評 本題考查化學平衡有關(guān)計算、化學反應速率、化學平衡常數(shù)、化學平衡狀態(tài)判斷、熱化學方程式書寫、電解原理等，題目素材陌生，側(cè)重于考查學生運用知識分析解決問題能力，難度中等．