Question

10．研究氮的氧化物、硫的氧化物、碳的氧化物等大氣污染物的處理具有重要意義．
（1）汽車(chē)排氣管內(nèi)安裝的催化轉(zhuǎn)化器，可使尾氣中主要污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)．下列說(shuō)法能說(shuō)明
恒溫恒容條件下的反應(yīng)；2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5kJ•mol^-1
已達(dá)到化學(xué)平衡的是D
A．單位時(shí)間內(nèi)消耗了2moINO的同時(shí)消耗的2moICO
B．CO與CO₂的物質(zhì)的量濃度相等的狀態(tài)
C．氣體密度保持不變的狀態(tài)           D．氣體平均摩爾質(zhì)量保持不變的狀態(tài)
（2）NO₂與SO₂混合可發(fā)生反應(yīng)：NO₂（g）+SO₂（g）≒SO₃（g）+NO（g）．將一定量的NO₂與SO₂置于絕熱恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，正反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的趨勢(shì)如圖1所示．由圖（縱軸代表正反應(yīng)速率）可知下列說(shuō)法正確的是C（填字母）．
A．反應(yīng)在c點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)
B．反應(yīng)物濃度：a點(diǎn)小于b點(diǎn)
C．反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量
D．△t₁=△t₂時(shí)，SO₂的消耗量：a～b段大于b～c段

（3）CO在實(shí)際中有以下應(yīng)用：用Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)�，空氣與CO₂的混合氣作為正極助燃?xì)�，制得�?50℃下工作的燃料電池．完成有關(guān)的電極反應(yīng)式．負(fù)極反應(yīng)式：2CO+2CO₃^2-一4e^-=4CO₂   正極反應(yīng)式：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-．
（4）甲烷燃料電池可以提升能量利用率．圖2是利用甲烷燃料電池電解50mL 2mol•L^-1的氯化銅溶液的裝置示意圖：請(qǐng)回答：①甲烷燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式是CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O②當(dāng)A中消耗0.15mol氧氣時(shí)，B中b極（填”a”或”b”）增重6.4  g．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，由此進(jìn)行判斷．
（2）該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后體積不變的可逆反應(yīng)，容器的體積恒定、混合氣體的物質(zhì)的量的不變，所以壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率無(wú)影響，但溫度和濃度影響其反應(yīng)速率，結(jié)合圖象可知反應(yīng)速率先增大后減小，因?yàn)橹灰�開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)物濃度就要降低，反應(yīng)速率應(yīng)該降低，但此時(shí)正反應(yīng)卻是升高的，這說(shuō)明此時(shí)溫度的影響是主要的，由于容器是絕熱的，因此只能是正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，從而導(dǎo)致容器內(nèi)溫度升高反應(yīng)速率加快；
（3）該燃料電池中，負(fù)極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子而發(fā)生還原反應(yīng)；
（4）①甲烷燃料堿性電池中，負(fù)極上甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子；
②電解池中，陰極上電極反應(yīng)式為Cu ²⁺+2e^-=Cu，陽(yáng)極上電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，根據(jù)串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算析出銅的質(zhì)量．

解答 解：（1）恒溫恒容條件下的反應(yīng)；2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5kJ•mol^-1已達(dá)到化學(xué)平衡的是，
A．單位時(shí)間內(nèi)消耗了2moINO的同時(shí)消耗的2moICO，表示的是反應(yīng)正向進(jìn)行，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．CO與CO₂的物質(zhì)的量濃度相等的狀態(tài)和起始量和消耗量有關(guān)，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量和體積不變，氣體密度始終保持不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；        
D．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量變化，當(dāng)氣體平均摩爾質(zhì)量保持不變的狀態(tài)，是平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：D；  
（2）A．化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是各物質(zhì)的濃度不再改變，其實(shí)質(zhì)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正反應(yīng)速率顯然還在改變，故一定未達(dá)平衡，故A錯(cuò)誤；
B．a(chǎn)到b時(shí)正反應(yīng)速率增加，反應(yīng)物濃度隨時(shí)間不斷減小，故B錯(cuò)誤；
C、從a到c正反應(yīng)速率增大，之后正反應(yīng)速率減小，說(shuō)明反應(yīng)剛開(kāi)始時(shí)溫度升高對(duì)正反應(yīng)速率的影響大于濃度減小對(duì)正反應(yīng)速率的影響，說(shuō)明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，故C正確；
D、隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速率越快，消耗的二氧化硫就越多，SO₂的轉(zhuǎn)化率將逐漸增大，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C；  
（3）該燃料電池中，負(fù)極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子而發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，
故答案為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
（4）①甲烷堿性燃料電池中，負(fù)極上電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，正極上電極反應(yīng)式為 O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
②電解池中，陰極上電極反應(yīng)式為Cu ²⁺+2e^-=Cu，陽(yáng)極上電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，連接原電池負(fù)極的是陰極，所以B中析出金屬的是b電極，當(dāng)A中消耗0.15mol氧氣時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.15mol×4=0.6mol，n（Cu ²⁺ ）=2mol/L×0.05L=0.1mol，銅離子完全析出需要0.2mol電子，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，b電極上析出銅和氫氣，所以析出銅的質(zhì)量=0.1mol×64g/mol=6.4g，
故答案為：b；6.4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及原電池和電解池原理、弱電解質(zhì)電離、蓋斯定律等知識(shí)點(diǎn)，明確弱電解質(zhì)的電離常數(shù)與酸根離子水解程度之間的關(guān)系、蓋斯定律、原電池和電解池原理即可解答，陰極上不僅銅離子放電氫離子也放電，不能單純根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算析出銅的質(zhì)量，為易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度中等．