Question

运用化学反应原理研究碳的化合物具有重要意义．
（1）常温下I₂O₅（s）可用于检测CO，反应原理为：5CO（g）+I₂O₅（g）?5CO₂（g）+I₂（s）△H＜0．向2L密闭容器中加入足量I₂O₅（s），并通人1mol CO，CO₂的体积分数φ（CO₂）随时间的变化如图所示．
①0～0.5min内的平均反应速率v（CO）=

 

．
②保持温度和体积不变，若开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，则下列说法正确的是

 

（填代号）．
a．生成I₂的质量为原来的2倍
b．混合气体的平均摩尔质量不变
c．达到平衡的时间为原来的2倍
d．混合气体的密度不变
③反应达a点时，欲增大容器中CO₂的体积分数φ（CO₂），可采取的措施为

 

．
（2）以Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO_x和CH₄的混合气体直接转化为乙酸．
①若该反应的原子利用率为100%，则CO_x中x=

 

．
②在25℃下，将pH=a的氢氧化钠溶液与pH=b的醋酸溶液等体积混合，若两溶液恰好完全反应，则a+b

 

14（填“＞”、“＜”或“=”）；该温度下醋酸的电离常数K=

 

（用含a、b的式子表示）．
（3）利用反应2NO₂+4CO═N₂+4CO₂可以处理汽车尾气，若将该反应设计为原电池，用熔融Na₂O作电解质，其正极电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①列三段式求出0～0.5min内反应消耗的CO，再求出其反应速率；
②该反应反应前后气体的物质的量相同，保持温度和体积不变，若开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，则达到平衡时与原平衡是等效平衡，根据等效平衡的特点分析；
③欲增大容器中CO₂的体积分数φ（CO₂），则平衡正移，根据影响平衡的因素分析；
（2）①根据原子守恒计算；
②pH=a的氢氧化钠溶液中c（NaOH）=c（OH^-）=10^a-14mol/L，醋酸部分电离，则pH=b的醋酸溶液中c（醋酸）＞10^-bmol/L，酸碱恰好中和，则酸的物质的量与碱的物质的量相等，据此分析；醋酸的电离常数K=

c(CH3COO-)?c(H+)

c(CH3COOH)

，c（醋酸）=c（NaOH），氢离子浓度已知，则可以计算出K；
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应．

解答： 解：（1）①设0～0.5min内反应消耗的CO为xmol，
               5CO（g）+I₂O₅（g）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量（mol）：1                   0
反应量（mol）：x                   x
平衡量（mol）：1-x                  x
则 

xmol

1mol

=0.8，所以x=0.8，则v（CO）=

n V

t

=

0.8mol 2L

5min

=0.8mol/（mol?L）；
故答案为：0.8mol/（mol?L）；
②该反应反应前后气体的物质的量相同，保持温度和体积不变，若开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，则达到平衡时与原平衡是等效平衡，
a．等效平衡的转化率相同，若开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，则生成I₂的质量为原来的2倍，故a正确；
b．该反应反应前后气体的物质的量相同，当开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，达到平衡时，气体的物质的量增大2倍，质量也增大2倍，所以混合气体的平均摩尔质量不变，故b正确；
c．反应物的浓度增大，反应速率加快，所以达到平衡的时间比原来的2倍小，故c错误；
d．混合气体的体积不变，气体的质量增大，所以气体的密度增大，故d错误；
故答案为：ab；
③欲增大容器中CO₂的体积分数φ（CO₂），则平衡正移，已知该反应正方向为放热反应，所以降低温度平衡正移；
故答案为：降低温度；
（2）①将CO_x和CH₄的混合气体直接转化为乙酸，则反应方程式为：CO_x+CH₄=C₂H₄O₂，根据O原子守恒得x=2；
故答案为：2；
②pH=a的氢氧化钠溶液中c（NaOH）=c（OH^-）=10^a-14mol/L，
醋酸部分电离，则pH=b的醋酸溶液中c（醋酸）＞10^-bmol/L，
酸碱恰好中和，则酸的物质的量与碱的物质的量相等，则c（NaOH）=c（OH^-）=10^a-14mol/L=c（醋酸）＞10^-bmol/L，
所以10^a-14＞10^-b，则a+b＞14；
c（醋酸）=c（NaOH）=10^a-14mol/L，c（H⁺）=c（CH₃COO^-）=10^-bmol/L，则醋酸的电离常数K=

c(CH3COO-)?c(H+)

c(CH3COOH)

=

10-b×10-b

10a-14-10-b

=

10-2b

10a-14-10-b

；
故答案为：a+b＞14；

10-2b

10a-14-10-b

；
（3）利用反应2NO₂+4CO═N₂+4CO₂可以处理汽车尾气，若将该反应设计为原电池，用熔融Na₂O作电解质，负极上CO失电子发生氧化反应，正极上NO₂得电子发生还原反应生成N₂，其正极电极反应式为：2NO₂+8e^-=N₂+4O^2-；
故答案为：2NO₂+8e^-=N₂+4O^2-．

点评：本题考查了化学平衡的有关计算、影响平衡的因素、酸碱混合溶液的有关计算、原电池原理的应用等，题目综合性较强，难度较大，侧重于考查学生对知识的综合应用能力和数据处理能力．