Question

【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：______

Answer 1

【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：；

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