Question

【題目】I．將一定量NO2和N2O4的混合氣體通入體積為1L的恒溫密閉容器中，各物質(zhì)濃度隨時間變化的關(guān)系如圖1所示。

請回答：

(1)下列選項中不能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________（填選項字母）。

A．容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)不隨時間變化而改變

B．容器內(nèi)混合氣體的密度不隨時間變化而改變

C．容器內(nèi)混合氣體的顏色不隨時間變化而改變

D．容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化而改變

(2)反應(yīng)進(jìn)行到10 min時，共吸收熱量11．38 kJ，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_________________；

(3)計算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________________________________________。

(4)反應(yīng)進(jìn)行到20 min時，再向容器內(nèi)充入一定量NO2，10min后達(dá)到新的平衡，此時測得c（NO2）=0．9 mol／L。

①第一次平衡時混合氣體中NO2的體積分?jǐn)?shù)為w1，達(dá)到新平衡后混合氣體中NO2的體積分?jǐn)?shù)為w2，則w1_______w2 （填“>”、“=”或“<”）；

②請在圖2中畫出20 min后各物質(zhì)的濃度隨時間變化的曲線（曲線上必須標(biāo)出“X”和“Y”）________。

II．(1)海水中鋰元素儲量非常豐富，從海水中提取鋰的研究極具潛力。鋰是制造化學(xué)電源的重要原料。如LiFePO4電池中某電極的工作原理如下圖所示：

該電池的電解質(zhì)為能傳導(dǎo)Li+的固體材料。放電時該電極是電池的_______________極（填“正”或“負(fù)”），該電極反應(yīng)式為_______________________________________。

(2)用此電池電解含有0．1 mol/L CuSO4和0．1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL，假如電路中轉(zhuǎn)移了0．02 mol e－，且電解池的電極均為惰性電極，陽極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是__________L。

Answer 1

【答案】BN2O4（g） 2NO2（g） △H=+56．9kJ/mol0．9＞正FePO4+e-+Li+=LiFePO40．168

【解析】

Ⅰ.（1）A.該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)之和不等，容器內(nèi)的壓強(qiáng)隨反應(yīng)的進(jìn)行不斷變化，故容器總壓強(qiáng)不隨時間改變說明可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；B.反應(yīng)過程氣體總質(zhì)量不變，容器體積不變，故混合氣體的密度不隨時間變化而改變不能說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的；C.NO2為紅棕色氣體，N2O4為無色氣體，混合氣體的顏色不隨時間變化而改變，各物質(zhì)的濃度保持不變，可說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)；D.總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量在變，故反應(yīng)混合氣平均分子量不再改變說明反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)；答案為B；

（2）由圖1可知，反應(yīng)物為N2O4，生成物為NO2，反應(yīng)進(jìn)行到10min時，N2O4的物質(zhì)的量變化為0.2mol/L×1L=0.2mol，共吸收熱量11.38kJ，反應(yīng)1molN2O4共吸收熱量11.38×5=56.9kJ，則該反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：N2O4（g） 2NO2（g） △H=+56．9kJ/mol；故答案為：N2O4（g）2NO2（g） △H=+56．9kJ/mol；

（3）該反應(yīng)的平衡常數(shù)k= c2(NO2)/ c(N2O4) =0.36÷0.4=0.9，故答案為：0.9；

（4）①恒容，充入一定量NO2相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動，新平衡后混合氣體中NO2的體積分?jǐn)?shù)減小，故W1＞W(wǎng)2，故答案為：＞；

②30min時，c（NO2）=0.9mol/L，k=0.92 ÷c(N2O4) =0.9，c（N2O4）=0.9mol/L，20min-30min，N2O4的濃度增加了0.9-0.4=0.5mol/L，故NO2的濃度減少了1mol/L，則20min時，c（NO2）=1+0.9=1.9mol/L，可畫出20 min后各物質(zhì)的濃度隨時間變化的曲線，故答案為：

；

Ⅱ．（1）放電時，該裝置是原電池，Fe元素化合價由+3價變?yōu)?/span>+2價，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以該電極是正極，電極反應(yīng)式為FePO4+e-+Li+=LiFePO4，故答案為：正、FePO4+e-+Li+=LiFePO4；

（2）電解含有0.01mol CuSO4和0.01molNaCl的混合溶液100mL，電路中轉(zhuǎn)移了0.02mol e-，陽極：2Cl- -2e- =Cl2↑， 4OH--4e-=2H2O+O2↑，根據(jù)電子守恒計算陽極上生成的氣體的物質(zhì)的量為氯氣0.005mol，氧氣0.0025mol，所以陽極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=（0.005mol+0.0025mol）×22.4L/mol=0.168L，故答案為：0．168。