Question

【題目】（1）利用I2O5可使CO與H2O(g)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO2和H2，從而有效減少大氣污染。該過程可通過圖1所示的兩步反應(yīng)循環(huán)實(shí)現(xiàn)。

其中：反應(yīng)Ⅰ為I2O5(s)＋5CO(g)=I2(s)＋5CO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1

反應(yīng)Ⅱ中，生成1 mol H2(g)時(shí)，反應(yīng)熱ΔH＝b kJ·mol－1。

①總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為(反應(yīng)熱ΔH用含a、b的代數(shù)式表示)______。

②在恒溫密閉容器中加入一定量的CO(g)和I2O5(s)，發(fā)生反應(yīng)Ⅰ并達(dá)到平衡。測(cè)得體系中各氣體組分的體積分?jǐn)?shù)φ隨時(shí)間t的變化如圖2所示。則此反應(yīng)用氣體分壓表示的平衡常數(shù)Kp＝______(已知：氣體分壓＝氣體總壓×體積分?jǐn)?shù))。

（2）已知鉛鹽中，Pb(NO3)2、(CH3COO)2Pb易溶于水，PbSO4、PbS難溶于水，室溫下其溶度積常數(shù)為Ksp(PbSO4)＝1.06×10－8；Ksp(PbS)＝3.40×10－28。

①將一定量的PbSO4加入足量飽和CH3COONH4溶液中，微熱，并不斷攪拌，因發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，PbSO4緩慢溶解。能發(fā)生此復(fù)分解反應(yīng)的原因是______。

②某溶液中主要含有S2－、SO42-等陰離子，向其中滴加Pb(NO3)2溶液，當(dāng)PbSO4開始析出時(shí)，溶液中＝________。

（3）鈦基二氧化鉛(Ti/PbO2)是重要的電極材料，工業(yè)上用電解法制作，主要流程如圖：

其中“電解沉積表層”是制作的關(guān)鍵，方法是電解可溶性鉛鹽溶液，使生成的PbO2沉積在陽極金屬鈦(Ti)上。主反應(yīng)為2Pb2＋＋2H2O=Pb＋PbO2＋4H＋。

①必須預(yù)先將陽極金屬鈦進(jìn)行“熱鈍化處理”，原因是_______。

②電解槽中，陽極主要的反應(yīng)式為___；該法的缺點(diǎn)是陽極、陰極均會(huì)發(fā)生副反應(yīng)。其中陰極上產(chǎn)生的氣體副產(chǎn)物是____。

③電解法制得的PbO2晶體中含有少量的＋2價(jià)鉛，從而導(dǎo)致氧原子所在位置出現(xiàn)少量“空穴”(即化學(xué)式為PbOx，但x＜2)。若電解時(shí)每生成1molPbOx轉(zhuǎn)移1.94NA個(gè)e－(NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)，則鉛元素中＋2價(jià)鉛所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____。

Answer 1

【答案】CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g) ΔH＝(0.2a＋b)kJ·mol－1 243(或35) 生成的醋酸鉛難電離 3.21×10－20 電解時(shí)，陽極材料鈦可被氧化，需表面鈍化防護(hù) Pb2＋－2e－＋2H2O＝PbO2＋4H＋ H2 3%(或0.03)

【解析】

(1)①根據(jù)蓋斯定律確定總反應(yīng)方程式；

②先計(jì)算各組分的分壓，再計(jì)算平衡常數(shù)Kp；

(2)①醋酸鉛是弱電解質(zhì)，促進(jìn)硫酸鉛溶解平衡正向移動(dòng)；

②由于Ksp(PbS)遠(yuǎn)小于Ksp(PbSO4)，所以當(dāng)PbSO4開始沉淀時(shí)，可認(rèn)為S2－已沉淀完全，得到的是兩種物質(zhì)的飽和溶液；

(3)①鈦為活性電極。

②陽極上Pb2＋失電子被氧化為PbO2；陰極上除Pb2＋能得電子外，溶液中的H＋也會(huì)得電子發(fā)生還原反應(yīng)。

③每生成1 molPbO2轉(zhuǎn)移2 mol電子，若轉(zhuǎn)移1.94 mol電子，則生成0.97 mol PbO2，所以1 mol PbOx中有0.03 mol Pb2＋。

(1)①反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式為I2(s)＋5H2O(g)＝I2O5(s)＋5H2(g) ΔH＝5b kJ·mol－1，結(jié)合反應(yīng)Ⅰ：I2O5(s)＋5CO(g)＝I2(s)＋5CO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1，得到總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g) ΔH＝(0.2a＋b) kJ·mol－1。

②設(shè)氣體的總壓強(qiáng)為p，則平衡時(shí)，p(CO)＝p×25%，p(CO2)＝p×75%。Kp＝=＝35＝243。

(2)①硫酸鉛在水溶液里存在溶解平衡，加入醋酸銨時(shí)，醋酸根離子和鉛離子生成弱電解質(zhì)醋酸鉛，促進(jìn)硫酸鉛溶解。

②由于Ksp(PbS)遠(yuǎn)小于Ksp(PbSO4)，所以當(dāng)PbSO4開始沉淀時(shí)，可認(rèn)為S2－已沉淀完全，得到的是兩種物質(zhì)的飽和溶液，＝==3.21×10－20；

(3)①鈦為活性電極，若不進(jìn)行“熱鈍化處理”，陽極金屬鈦會(huì)放電溶解。

②陽極上Pb2＋失電子被氧化為PbO2，電極反應(yīng)式為Pb2＋－2e－＋2H2O＝PbO2＋4H＋；陰極上除Pb2＋能得電子外，溶液中的H＋也會(huì)得電子放出H2。

③每生成1 molPbO2轉(zhuǎn)移2 mol電子，若轉(zhuǎn)移1.94 mol電子，則生成0.97 mol PbO2，所以1 mol PbOx中有0.03 mol Pb2＋，其在鉛元素中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=3%。