Question

9．利用I₂O₅可消除CO污染或定量測定CO，反應為：
5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）；△H₁
（1）已知：2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）；△H₂
2I₂（s）+5O₂（g）?2I₂O₅（s）；△H₃
則△H₁=2.5△H₂-0.5△H₃（用含△H₂和△H₃的代數(shù)式表示）．
（2）不同溫度下，向裝有足量I₂O₅固體的2L恒容密閉容器中通入2molCO，測得CO₂的體積分數(shù)φ（CO₂）隨時間t變化曲線如圖．請回答：
①從反應開始至a點時的反應速率為v（CO）=0.6mol•L^-1•min^-1，b點時化學平衡常數(shù)（列式并計算）K_b=1024．
②d點時，溫度不變，若將容器體積壓縮至原來的一半，請在圖中補充畫出CO₂體積分數(shù)的變化曲線．
③下列說法不正確的是C．（填字母序號）
A．容器內(nèi)氣體密度不變，表明反應達到平衡狀態(tài)
B．兩種溫度下，c點時體系中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量相等
C．增加I₂O₅的投料量有利于提高CO的轉(zhuǎn)化率
D．b點和d點的化學平衡常數(shù)：K_b＞K_d
（3）將250mL（標準狀況）含有CO的某氣體樣品通過盛有足量I₂O₅的干燥管，170℃下充分反應，用水-乙醇液充分溶解產(chǎn)物I₂，定容到100mL．取25.00mL，用0.0100mol•L^-1 Na₂S₂O₃標準溶液滴定，標準液應裝在堿式滴定管（填“酸式滴定管”或“堿式滴定管”），選擇的指示劑為淀粉溶液，若消耗標準溶液20.00mL．則樣品氣中CO的體積分數(shù)為17.92%．（已知：氣體樣品中其他成分與I₂O₅不反應；2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律和已知反應可得；
（2）①起始量和a點時CO₂的體積分數(shù)（即物質(zhì)量分數(shù)），列式計算即可求出從反應開始至a點時的反應速率為v（CO）；根據(jù)b點時CO₂的體積分數(shù)φ（CO₂求出平衡濃度[CO]和[CO2]進而求出b點時化學平衡常數(shù)K_b；
②對于反應前后氣體的物質(zhì)的量不變的反應，加壓平衡不移動；
③A．因為條件為恒容，而反應前后氣體質(zhì)量變化，所以容器內(nèi)氣體密度是變量，當不變時表明反應達到平衡狀態(tài)；
B．c點為交點，各氣體物質(zhì)的量分別相等；
C．I₂O₅為固體，所以增加投料量對平衡無影響；
D．b點比d點時生成物CO₂體積分數(shù)大，說明進行的程度大，則化學平衡常數(shù)：K_b＞K_d；
（3）Na₂S₂O₃標準溶液因為水解呈堿性，所以要放在堿式滴定管中，碘遇淀粉溶液顯藍色，所以可以用淀粉溶液作指示劑，根據(jù)方程式：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）和2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆列關系式得：5CO～～I₂～～～2Na₂S₂O₃；然后計算即可．

解答 解：（1）根據(jù)蓋斯定律和已知反應：2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H ₂-----②
                        2I₂（s）+5O₂（g）?2I₂O₅（s）△H ₃-----③
可知反應：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）可由①×2.5-②×0.5得到；則△H ₁=2.5△H₂-0.5△H₃，
故答案為：2.5△H₂-0.5△H₃；
（2）①a點時：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量/mol    2                 0
轉(zhuǎn)化量/mol    x                 x
a點量/mol    2-x                x
根據(jù)a點時CO₂的體積分數(shù)φ（CO₂）=$\frac{x}{2}$=0.30，得x=0.6mol
則從反應開始至a點時的反應速率為v（CO）=$\frac{0.6mol}{2L×0.5min}$=0.6mol•L^-1•min^-1，
      b點時：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量/mol    2                 0
轉(zhuǎn)化量/mol    y                 y
b點量/mol    2-y                y
根據(jù)b點時CO₂的體積分數(shù)φ（CO₂）=$\frac{y}{2}$=0.80，得y=1.6mol，[CO]=0.2mol•L^-1，[CO2]=0.8mol•L^-1
b點時化學平衡常數(shù)K_b=$\frac{[CO{\;}_{2}]{\;}^{5}}{[CO]{\;}^{5}}$=1024，
故答案為：0.6mol•L^-1•min^-1；1024；
②d點時，溫度不變，若將容器體積壓縮至原來的一半，即加壓，但由于反應前后氣體的物質(zhì)的量不變，所以平衡不移動，CO₂體積分數(shù)不變，
故答案為：；
③A．因為條件為恒容，而反應前后氣體質(zhì)量變化，所以容器內(nèi)氣體密度不變時，表明反應達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．c點為交點，氣體物質(zhì)的量分別相等，所以兩種溫度下，體系中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量相等，故B正確；
C．I₂O₅為固體，所以增加投料量對平衡無影響，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故C錯誤；
D．b點比d點時生成物CO₂體積分數(shù)大，說明進行的程度大，則化學平衡常數(shù)：K_b＞K_d，故D正確；
故答案為：C；
（3）Na₂S₂O₃標準溶液因為水解呈堿性，所以要放在堿式滴定管中，碘遇淀粉溶液顯藍色，所以可以用淀粉溶液作指示劑，根據(jù)方程式：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）和2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆列關系式得：
                      5CO～～I₂～～～2Na₂S₂O₃
                      5               2
                      n（CO）          0.01×0.02×$\frac{100}{25}$mol
得 n（CO）=0.002mol    V（CO）=0.0448L=44.8mL
則樣品氣中CO的體積分數(shù)為：$\frac{44.8}{250}$×100%=17.92%，
故答案為：堿式滴定管；淀粉溶液；17.92%．

點評 本題考查了根據(jù)蓋斯定律求焓變、速率、平衡、氧化還原反應等問題，綜合性較強．