题目内容
【题目】为了缓解温空效应,科学家提出了多种回收和利用的方案。
方案1:利用FeO吸收获得
则______。
方案2:利用制备
时,向2L恒容密闭容器中充入和发生反应:,混合气体中的浓度与反应时间的关系如图1所示。
①从反应开始到恰好达到平衡时,的平均反应速率______。
②时,反应的平衡常数______。
③保持温度不变,向平衡后的容器中再充入和,重新达到平衡时的浓度______填序号。
A.等于 等于 大于
时,如果该容器中有、、、。则______填“”“”或““。
已知:时,该反应的平衡常数则______填“”“”或“”。
方案3:利用“”电池将变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“”电池以钠箔和多壁碳纳米管为电极材料,总反应为放电时该电池“吸入”,其工作原理如图2所示:假设开始时两极的质量相等
①放电时,正极的电极反应式为______。
②若生成的和C全部沉积在电极表面,当转移时,两极的质量差为______g。
室温下,物质的量浓度均为的几种含碳盐溶液的pH如下表:
序号 | ① | ② | ③ |
溶液 | NaX | ||
pH |
写出溶液②中通入少量的离子方程式:______;等体积的①和③形成的混合溶液中离子浓度由大到小排列为:______
【答案】 25 D
【解析】
(1)
将方程式(①+②)÷2得进行相应的改变;
(2)①从反应开始到恰好达到平衡时,CH4的平均反应速率v(CH4)=0.80mol/L÷10min=0.08mol/(L.min),
相同时间内各物质的平均反应速率之比等于其计量数,据此计算氢气反应速率;
②可逆反应 CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
开始(mol/L) 1 4 0 0
反应(mol/L) 0.8 0 3.20 0.80 1.60
平衡(mol/L) 0.20 0.80 0.80 1.60
300C时,反应的平衡常数K=c(CH4)×c2(H2O)÷(c(CO2)×c4(H2));
③保持温度不变,向平衡后的容器中再充入2mol CO2和8mol H2,相当于增大压强,平衡正向移动,导致甲烷浓度大于原来2倍;
(3)300C时,如果该容器中有1.6mol CO2、2.0mol H2、5.6mol CH4、4.0mol H2O (g),此时c(CO2)=0.8mol/L、c(H2)=1.0mol/L、c(CH4)=2.8mol/L、c(H2O)=2.0mol/L,浓度商= c(CH4)×c2(H2O)÷(c(CO2)×c4(H2))=2.8×2.02÷(0.8×1.04)=14<25,根据浓度商与化学平衡常数相对大小判断平衡移动方向,从而确定正逆反应速率相对大小;
(4)200C时,该反应的平衡常数K=,300C时该反应化学平衡常数K为25L2mol2,升高温度平衡向吸热方向移动,升高温度该反应平衡常数减小,说明平衡逆向移动;
(5)①根据电池反应式知,放电时,Na作负极、碳纳米管为正极,正极上二氧化碳得电子和钠离子反应生成碳酸钠和C;
②若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面,负极上钠失电子生成钠离子进入电解质,负极反应式为Nae=Na+,当转移0.2mole时,负极质量减少量=0.2mol1×23g/mol=4.6g,正极增加的质量为碳酸钠和C的质量,正极增加质量=0.2mol÷4×2×106g/mol+0.2mol÷4×1×12g/mol=10.6g+0.6g=11.2g;
(6)①相同浓度弱酸的钠盐溶液,弱酸根离子水解程度越大该溶液的pH越大,相对应的酸的酸性越弱,强酸能和弱酸盐反应生成弱酸,根据溶液pH知,水解程度CO32>X>HCO3-,则酸性HCO3-<HX<H2CO3,溶液②中通入少量CO2,碳酸和X反应生成HX和HCO3-;
水解程度CO32>X>HCO3-,二者水解都生成OH导致溶液呈碱性,但是其水解程度都较小。
(1)
将方程式(①+②)÷2得12×(76.0+113.4)kJ/mol=+18.7kJ/mol,
故答案为:+18.7kJ/mol;
(2)①从反应开始到恰好达到平衡时,CH4的平均反应速率v(CH4)=0.80mol/L10min=0.08mol/(L.min),
相同时间内各物质的平均反应速率之比等于其计量数,则氢气反应速率=4v(CH4)=4×0.08mol/(L.min)=,
故答案为:;
②可逆反应 CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
开始(mol/L) 1 4 0 0
反应(mol/L) 0.80 3.20 0.80 1.60
平衡(mol/L) 0.20 0.80 0.80 1.60
300C时,反应的平衡常数K=c(CH4)×c2(H2O)÷(c(CO2)×c4(H2))=0.80×1.602÷(0.20×0.804)=25,
故答案为:25;
③保持温度不变,向平衡后的容器中再充入2mol CO2和8mol H2,相当于增大压强,平衡正向移动,导致甲烷浓度大于原来2倍,即甲烷浓度大于1.6mol/L,
故选D;
(3)300C时,如果该容器中有1.6mol CO2、2.0mol H2、5.6mol CH4、4.0mol H2O (g),此时c(CO2)=0.8mol/L、c(H2)=1.0mol/L、c(CH4)=2.8mol/L、c(H2O)=2.0mol/L,浓度商= c(CH4)×c2(H2O)÷(c(CO2)×c4(H2))=2.8×2.02÷(0.8×1.04)=14<25,平衡正向移动,则正反应速率大于逆反应速率,
故答案为:>;
(4)200C时,该反应的平衡常数K=,300C时该反应化学平衡常数K为25 L2mol2,升高温度平衡向吸热方向移动,升高温度该反应平衡常数减小,说明平衡逆向移动,则正反应是放热反应,反应热小于0,
故答案为:<;
(5)①根据电池反应式知,放电时,Na作负极、碳纳米管为正极,正极上二氧化碳得电子和钠离子反应生成碳酸钠和C,电极反应式为,
故答案为:;
②若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面,负极上钠失电子生成钠离子进入电解质,负极反应式为Nae=Na+,当转移0.2mole时,负极质量减少量=0.2mol×23g/mol=4.6g,正极增加的质量为碳酸钠和C的质量,正极增加质量=0.2mol÷4×2×106g/mol+0.2mol÷4×1×12g/mol=10.6g+0.6g=11.2g,则正负极质量差=11.2g+4.6g=15.8g,
故答案为:15.8;
(6)相同浓度弱酸的钠盐溶液,弱酸根离子水解程度越大该溶液的pH越大,相对应的酸的酸性越弱,强酸能和弱酸盐反应生成弱酸,根据溶液pH知,水解程度CO32>X>HCO3-,则酸性HCO3-<HX<H2CO3,溶液②中通入少量CO2,碳酸和X反应生成HX和HCO3-,离子方程式为;
等体积的①和③形成的混合溶液中离子浓度由大到小排列为
故答案为:;
。
【题目】由已知电离常数判断,下列关于SO2与Na2CO3(aq)反应的离子方程式的书写中,不合理的是( )
酸 | 电离常数 |
碳酸 | K1=4×10-7 K2=5.6×10-11 |
亚硫酸 | K1=1.54×10-2 K2=1.02×10-7 |
A.SO2+H2O+2CO32-=2HCO3-+SO32-
B.SO2+H2O+CO32-=H2O+CO2+SO32-
C.2SO2+2H2O+CO32-=H2O+CO2+2HSO3-
D.SO2+H2O+CO32-=HCO3-+HSO3-