题目内容
【题目】治理大气和水体污染对建设美丽家乡,打造宜居环境具有重要意义。
(1)泄漏会导致人体中毒,用于检测的传感器的工作原理如图所示:
①写出电极Ⅰ上发生的反应式:__________
②工作一段时间后溶液中的浓度__________(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)用氧化制取,可提高效益,减少污染。反应为:,通过控制条件,分两步循环进行,可使转化率接近100%,其原理如图所示:
过程Ⅰ的反应为:
过程Ⅱ反应的热化学方程式(用含有和的代数式表示)__________。
(3)在温度,容积为的绝热容器中,充入,发生反应:,容器中的相关量随时间变化如图所示。
①反应到时,的转化率是__________。
②根据图示,以下各点表示反应达到平衡状态的是________。
a. b. c. d.
③内容器中的反应速率增大,而后容器中的反应速率减小了,原因是_______。
④此容器中反应达平衡时,温度若为,此温度下的平衡常数=__________。
(4)工业上可用溶液吸收法处理,25℃时用的溶液吸收,当溶液时,溶液中各离子浓度的大小关系为:。(已知25℃时:的电离常数,)请结合所学理论通过计算说明的原因__________。
【答案】CO-2e-+H2O=CO2+2H+ 不变 O2(g)+2CuCl2(s) 2Cl2(g)+2CuO(s) 80% d 反应放热,体系的温度升高,反应速率加快,后来NO2的浓度减小,反应速率随之减小 225 根据Ka2= c(SO32-)·c(H+)/ c(HSO3-)= 6.2x10-8,将c(H+)=1.0×10-7代入得出c(SO32-)/ c(HSO3-)= 6.2×10-1<1,所以c(HSO3-)> c(SO32-)
【解析】
(1)由传感器的工作原理图示可知,电极Ⅰ为负极,负极的电极反应式为:CO-2e-+H2O=CO2+2H+,电极Ⅱ为正极,正极的电极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O,所以总反应为:2CO+O2=2CO2,所以工作一段时间后硫酸溶液的浓度不变;
(2)根据盖斯定律,过程Ⅱ的热化学方程式=总反应的热化学方程式-过程Ⅰ的热化学方程式×2,总反应的热化学方程式为:
过程Ⅰ的热化学方程式为:
所以过程Ⅱ反应的热化学方程式为:
O2(g)+2CuCl2(s) 2Cl2(g)+2CuO(s) ;
(3) 根据图中的浓度随时间变化曲线可知,的初始浓度为0.20 mol/L,的平衡浓度为0.02 mol/L,从而列出三段式可求出反应的平衡常数,同时也可求出6s时的转化率;
(4) 充分利用题中所给的数据,要说明c(HSO3-)> c(SO32-)的原因,初步判断从第二步的电离平衡常数表达式入手,将已知数据代入即可求出。
(1)①电极Ⅰ为负极,负极的电极反应式为:CO-2e-+H2O=CO2+2H+;
②电池总反应为:2CO+O2=2CO2,不消耗水也不消耗硫酸,所以工作一段时间后硫酸溶液的浓度不变;
(2)根据盖斯定律,根据过程Ⅱ的热化学方程式和总反应的热化学方程式可求出过程Ⅱ反应的热化学方程式为:O2(g)+2CuCl2(s) 2Cl2(g)+2CuO(s) ;
(3)①反应到时,的浓度为0.04mol/L,其初始浓度为0.2mol/L,则的转化率为:(0.2-0.04)/0.2×100%=80%;
②根据图示,反应进行到点W时,的浓度已经不再变化,所以表示反应达到平衡状态的是点W;
③内容器中的反应速率增大,而后容器中的反应速率减小了,原因是:该反应是放热反应,体系的温度升高,反应速率加快,随着反应的进行,NO2的浓度减小,反应速率随之减小;
④根据图中的浓度随时间变化曲线可知,的初始浓度为0.20mol/L,W点时反应达到平衡,的平衡浓度为0.02mol/L,从而列出三段式为:
从而可算出温度为下的平衡常数K= ;
(4)要证明c(HSO3-)> c(SO32-),根据离子的种类及给出的数据,初步判断从第二步的电离平衡常数的表达式入手,根据Ka2= c(SO32-)·c(H+)/ c(HSO3-)= 6.210-8,pH=7,将c(H+)=1.010-7代入得出c(SO32-)/ c(HSO3-)= 6.210-1<1,所以c(HSO3-)> c(SO32-)。