Question

15．CO、CO₂是化石燃料燃烧后的主要产物．
（1）将体积比为2：1的CO₂和CO混合气体通入有足量Na₂O₂固体的密闭容器中，同时不断地用电火花点燃．
①生成物的化学式是Na₂CO₃和O₂．
②将残留固体溶于水，所得溶液中2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）＜c（Na⁺）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）已知：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂ （g）△H=-566.0kJ•mol^-1；键能E_O=O=499.0kJ•mol^-1
①CO（g）+O₂（g）?CO₂ （g）+O（g）的△H=-33.5kJ•mol^-1
②已知2500K时，①中反应的平衡常数为0.40．某时刻该反应体系中各物质浓度满足：
c（CO）•c（O₂）=c（CO₂）•c（O），则此时反应向左（填“向左”或“向右”）进行．
（3）已知：反应CO₂ （g）?CO（g）+O（g）在密闭容器中CO₂分解实验的结果如图1；反应
2CO₂ （g）?2CO（g）+O₂（g）中1molCO₂在不同温度下的平衡分解量如图2．

①分析图1，求2min内v（CO₂）=3×10^-7mol•L^-1•min^-1．
②分析图2，1500℃时反应达平衡，此时容器体积为1L，则反应的平衡常数K=3.2×10^-8 mol•L^-1（计算结果保留1位小数）．
（4）利用电化学还原CO₂制取ZnC₂O₄的示意图如图3所示，电解液不参加反应，则Zn与电源的正极（填“正”或“负”）相连，Pb极上的电极反应式是2CO₂+2e^-=C₂O₄^2-．

Answer 1

分析 （1）①Na₂O₂与CO₂反应：2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，电火花不断引燃，发生反应：2CO+O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂，整个过程相当于CO+Na₂O₂=Na₂CO₃，由于加入足量的Na₂O₂固体，则反应后的气体只能为O₂；
②碳酸钠在溶液中水解显碱性，结合溶液中电荷守恒分析；
（2）①已知：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂ （g）△H=-566.0kJ•mol^-1；
O₂（g）=2O（g）△H=499kJ•mol^-1；两个方程相加除以2即可得到CO（g）+O₂（g）?CO₂ （g）+O（g）；
②根据Qc与k的相对大小判断；
（3）①2min内O的浓度增大0.6×10^-6mol/L，则二氧化碳减小0.6×10^-6mol/L，根据v（CO₂）=$\frac{△c}{t}$计算；
②设生成的氧气为xmol，
             2CO₂ （g）?2CO（g）+O₂（g）
起始量（mol）：1          0       0
转化量（mol）：2x         2x      x
平衡量（mol）：1-2x       2x      x，
平衡时，氧气的体积分数为0.2，则$\frac{x}{1+x}$=0.2%，结合K计算；
（4）Zn在阳极上失电子生成锌离子，Pb电极上CO₂得电子生成C₂O₄^2-．

解答 解：（1）①Na₂O₂与CO₂反应：2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，电火花不断引燃，发生反应：2CO+O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂，整个过程相当于CO+Na₂O₂=Na₂CO₃，由于加入足量的Na₂O₂固体，则反应后的气体只能为O₂，所以反应后生成物的化学式是Na₂CO₃、O₂；
故答案为：Na₂CO₃、O₂；
②碳酸钠在溶液中水解显碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），溶液中电荷守恒为：2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），所以2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）＜c（Na⁺）；
故答案为：＜；
（2）①已知：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂ （g）△H=-566.0kJ•mol^-1；
O₂（g）=2O（g）△H=499kJ•mol^-1；
由盖斯定律：两个方程相加除以2即可得到CO（g）+O₂（g）?CO₂ （g）+O（g）△H=-33.5kJ•mol^-1；
故答案为：-33.5；
②某时刻该反应体系中各物质浓度满足：c（CO）•c（O₂）=c（CO₂）•c（O），则Qc=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（O）}{c（CO）•c（{O}_{2}）}$=1＞K=04，则反应向左进行；
故答案为：向左；
（3）①2min内O的浓度增大0.6×10^-6mol/L，则二氧化碳减小0.6×10^-6mol/L，则v（CO₂）=$\frac{△c}{t}$=$\frac{6×1{0}^{-7}mol/L}{2min}$=3×10^-7mol•L^-1•min^-1；
故答案为：3×10^-7mol•L^-1•min^-1；
②设生成的氧气为xmol，
             2CO₂ （g）?2CO（g）+O₂（g）
起始量（mol）：1         0         0
转化量（mol）：2x        2x        x
平衡量（mol）：1-2x      2x        x，
平衡时，氧气的体积分数为0.2，则$\frac{x}{1+x}$=0.2%，则x=0.002，则c（CO₂）=0.996mol/L，c（CO）=0.004mol/L，c（O₂）=0.002mol/L，
则K=$\frac{0.00{4}^{2}×0.002}{0.99{6}^{2}}$≈3.2×10^-8 mol•L^-1；
故答案为：3.2×10^-8 mol•L^-1；
（4）利用电化学还原CO₂制取ZnC₂O₄，则Zn失电子，所以Zn在阳极上失电子生成锌离子，即锌与正极相连；Pb电极上CO₂得电子生成C₂O₄^2-，则其电极反应为：2CO₂+2e^-=C₂O₄^2-；
故答案为：正；2CO₂+2e^-=C₂O₄^2-．

点评 本题考查了离子浓度大小比较、盖斯定律的计算、反应速率的计算、化学平衡的有关计算、电解原理的应用等，题目综合性较强，题目难度中等，试题侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意把握有关计算方法以及电解原理．