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

______

方案2:利用制备

时,向2L恒容密闭容器中充入发生反应:,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______

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,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______”“

已知:时,该反应的平衡常数______”“

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

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(+)÷2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/(Lmin)

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 CO28mol 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;

3300C时,如果该容器中有1.6mol CO22.0mol H25.6mol CH44.0mol H2O (g),此时c(CO2)0.8mol/Lc(H2)1.0mol/Lc(CH4)2.8mol/Lc(H2O)2.0mol/L,浓度商= c(CH4)×c2(H2O)÷(c(CO2)×c4(H2))=2.8×2.02÷(0.8×104)=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;

4200C时,该反应的平衡常数K300C时该反应化学平衡常数K25L2mol2,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Na2CO3C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NaeNa+,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+0.6g11.2g

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HXHCO3-

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(+)÷212×(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/(Lmin)

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/(Lmin)

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 CO28mol 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

3300C时,如果该容器中有1.6mol CO22.0mol H25.6mol CH44.0mol H2O (g),此时c(CO2)0.8mol/Lc(H2)1.0mol/Lc(CH4)2.8mol/Lc(H2O)2.0mol/L,浓度商= c(CH4)×c2(H2O)÷(c(CO2)×c4(H2))=2.8×2.02÷(0.8×104)=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:>

4200C时,该反应的平衡常数K300C时该反应化学平衡常数K25 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Na2CO3C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NaeNa+,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+0.6g11.2g,则正负极质量差=11.2g+4.6g15.8g

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HXHCO3-,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:

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