Question

【題目】CO、CO2是化石燃料燃燒的主要產(chǎn)物。

（1）將含0.02 molCO2和0.01molCO的混合氣體通入有足量Na2O2固體的密閉容器中，同時(shí)不斷地用電火花點(diǎn)燃，充分反應(yīng)后，固體質(zhì)量增加_________g。

（2）已知1500℃時(shí)，在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)CO(g)+O(g)。反應(yīng)過程中O(g)的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如圖1 所示，則0~2 min 內(nèi)，CO2的平均反應(yīng)速率 υ(CO2)=_________。

（3）在某密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)2CO(g)+O2(g)，1molCO2在不同溫度下的平衡分解量如圖2 所示。

①恒溫恒容條件下，能表示該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的有_________ (填字母)。

A．CO 的體積分?jǐn)?shù)保持不變

B．容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變

C．容器內(nèi)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

D．單位時(shí)間內(nèi)，消耗CO 的濃度等于生成CO2的濃度

②分析圖2，若1500℃時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，且容器體積為1L，則此時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_________(計(jì)算結(jié)果保留1 位小數(shù))。

③向恒容密閉容器中充入2molCO2(g)，發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)2CO(g) +O2(g)，測得溫度為T℃時(shí)，容器內(nèi)O2的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如曲線II 所示。圖中曲線I 是相對于曲線II僅改變一種反應(yīng)條件后c(O2)隨時(shí)間的變化，則改變的條件是________；a、 b兩點(diǎn)用CO濃度變化表示的凈反應(yīng)速率關(guān)系為υa(CO)_________(填“>”“<”或“=”) υb( CO)。

（4）科學(xué)家還研究了其它轉(zhuǎn)化溫室氣體的方法，利用下圖所示裝置可以將CO2轉(zhuǎn)化為氣體燃料CO。該裝置工作時(shí)，N電極的電極反應(yīng)式為___________________________，若導(dǎo)線中通過電子為a mol，則M極電解質(zhì)溶液中H＋改變量為________mol。

Answer 1

【答案】 0.84g 3×10-7mol·L-1·min-1 AC 3.2×10-8mol·L-1 升溫 < CO2+2e-+2H+=CO+H2O 0

【解析】（1）Na2O2與CO2反應(yīng)：2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2，電火花不斷引燃，發(fā)生反應(yīng)：2CO+O22CO2，整個(gè)過程相當(dāng)于CO+Na2O2=Na2CO3，由于加入足量的Na2O2固體，則反應(yīng)后的氣體只能為O2；

（2）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義和化學(xué)反應(yīng)速率之比等于對應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比求解

（3）①根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特點(diǎn)判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)；

②根據(jù)圖示數(shù)據(jù)，利用化學(xué)平衡計(jì)算的“三段式”和化學(xué)平衡常數(shù)的定義進(jìn)行計(jì)算；

③根據(jù)化學(xué)平衡圖像特點(diǎn)：“先拐先平”和影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素進(jìn)行判斷；

（4）根據(jù)該裝置中，電子流向知，M是負(fù)極，N是正極，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)。

（1）根據(jù)分析，Na2O2固體增加的質(zhì)量相當(dāng)于是CO的質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒，所以n（CO）=0.03mol，m（CO）=0.03mol×28g/mol=0.84g，正確答案：0.84g；

（2）根據(jù)圖像①2min內(nèi)O的濃度增大0.6×10-6mol/L，則二氧化碳減小0.6×10-6mol/L，則v（CO2）=△c/t=0.6×10-6mol·L-1/2min=3×10-7mol·L-1·min-1，正確答案：3×10-7mol·L-1·min-1；

（3）①對應(yīng)可逆反應(yīng)2CO2(g)2CO(g)+O2(g)，在恒溫恒容條件下隨著反應(yīng)的進(jìn)行，CO逐漸增多，當(dāng)CO的量不變，即CO 的體積分?jǐn)?shù)保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A選項(xiàng)可以正確；根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后都是氣體，質(zhì)量不變，容器的體積不變，氣體密度不變，反應(yīng)是否平衡不確定，所以B選項(xiàng)不正確；反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變，但反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量在變化，所以氣體的平均摩爾質(zhì)量在改變，當(dāng)容器內(nèi)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C選項(xiàng)正確；根據(jù)反應(yīng)方程式和質(zhì)量守恒定律，單位時(shí)間內(nèi)，消耗CO 的濃度一定等于生成CO2的濃度，D選項(xiàng)不能夠說明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤，正確選項(xiàng)AC；

②設(shè)生成的氧氣為xmol，
2CO2（g）2CO（g）+O2（g）
起始量（mol）： 1 0 0
轉(zhuǎn)化量（mol）： 2x 2x x
平衡量（mol）： 1-2x 2x x，
平衡時(shí)，氧氣的體積分?jǐn)?shù)為0.2，則X/（1+X）=0.2%，則x=0.002，則c（CO2）=0.996mol/L，c（CO）=0.004mol/L，c（O2）=0.002mol/L，
則K=［C（O2）×C2（CO）］/C2（CO2）≈3.2×10-8molL-1；正確答案為：3.2×10-8molL-1；

③根據(jù)題干中圖像：升高溫度，CO2的體積分?jǐn)?shù)減小，說明2CO2(g)2CO(g) +O2(g)平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，b先達(dá)到平衡狀態(tài)，且O2的濃度增大，說明平衡正向移動(dòng)，所以改變的條件是升高溫度；a點(diǎn)與b點(diǎn)相比，b點(diǎn)溫度高，反應(yīng)速率大，所以υa(CO) <υb( CO)；正確答案：升高溫度；<；

（4）該裝置中，根據(jù)電子流向知，M是負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)是：2H2O-4e-=4H++O2↑，N是正極，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為CO2+2e-+2H+=CO+H2O，根據(jù)得失電子守恒，當(dāng)轉(zhuǎn)移4mol電子，M電極產(chǎn)生4mol氫離子，N電極消耗4mol氫離子，所以氫離子通過質(zhì)子交換膜由M極到N極，M極電解質(zhì)溶液中H＋改變量為0mol正確答案：CO2+2e-+2H+=CO+H2O；0。