Question

17．过氧化钙（CaO₂）难溶于水，广泛应用于渔业、农业、环保等许多方面．
I．CaO₂的制备：
（1）①在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙发生复分解反应，写出该可逆反应的化学方程式H₂O₂+CaCl₂ CaO₂+2HCl．
②为控制低温的方式，最好将反应器放置在冰水浴中．
③测得不同温度下，过氧化钙的平均生成速率如下表所示：

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
CaO2平均生成速率（×10-3mol．s-1）	7.5	8.2	9.4	8.0	7.1	6.7	5.5

请解释速率随温度如此变化的原因40℃之前，温度升高，速率加快；40℃之后，温度继续升高，双氧水分解，浓度下降，反应速率减慢．
（2）一段时间后，再加入氨水，当调节溶液pH至9～11，才出现大量沉淀．用简要的文字解释需用氨水调节pH至9～11的原因NH₃•H₂O结合HCl，使反应H₂O₂+CaCl₂CaO₂+2HCl平衡向正方向移动，提高过氧化钙的产量．
II．CaO₂的热稳定性：CaO₂在一定温度下能发生可逆反应，生成CaO和O₂．
（3）标准生成热的定义为：在某温度下，由处于标准状态的各种元素的最稳定的单质生成标准状态下1mol某纯物质的热效应．已知，CaO₂和CaO的标准生成热分别为a kJ•mol^-1和b kJ•mol^-1，请书写CaO₂分解生成CaO和O₂的热化学方程式2CaO₂（s）2CaO（s）+O₂（g）△H=2（b-a）kJ•mol^-1．
（4）一定温度下，在2L的恒容容器中进行该反应，反应过程中各物质的物质的量如下表所示：

时间/s	n（CaO2）/mol	n（CaO）/mol	n（O2）/mol
0	2	0	0
1	1.4	0.6	0.3
2	1	1	0.5
3	1	1	0.5

则该温度下，反应的化学平衡常数K=0.25mol/L．
（5）3s时，若对该容器压缩体积，其它条件不变，则当再次达到平衡时，氧气的浓度不变（填“变大”、“变小”、“不变”、“无法确定”），理由是温度不变，该反应的平衡常数K=c（CO₂）=0.25mol/L不变．
（6）下列说法不能说明该反应达到平衡的是a（填字母）．
a．气体的密度不再改变             b．固体质量不再改变
c．正反应速率不再改变             d．逆反应速率不再改变．

Answer 1

分析 I．（1）①在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙发生复分解反应生成CaO₂与HCl；
②为控制低温，最好将反应器放置在冰水浴中；
③40℃之前，温度升高，速率加快；40℃之后，温度继续升高，双氧水分解；
（2）NH₃•H₂O结合反应生成HCl，使平衡向正方向移动；
II．（3）由标准生成热可得热化学方程式：①Ca（s）+O₂（g）=CaO₂（s）△H=a kJ•mol^-1，
②Ca（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CaO（s）△H=b kJ•mol^-1，
根据盖斯定律，（②-①）×2可得：2CaO₂（s） 2CaO（s）+O₂（g）；
（4）发生反应：2CaO₂（s） 2CaO（s）+O₂（g），2s、3s时，同一组分的物质的量不变，说明2s时反应得到平衡，平衡常数K=c（O₂）；
（5）温度不变，该反应的平衡常数K=c（CO₂）不变；
（6）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡．

解答 解：I．（1）①在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙发生复分解反应生成CaO₂与HCl，反应方程式为：H₂O₂+CaCl₂ CaO₂+2HCl，
故答案为：H₂O₂+CaCl₂ CaO₂+2HCl；
②为控制低温，最好将反应器放置在冰水浴中，
故答案为：冰水浴；
③40℃之前，温度升高，速率加快；40℃之后，温度继续升高，双氧水分解，浓度下降，反应速率减慢，
故答案为：40℃之前，温度升高，速率加快；40℃之后，温度继续升高，双氧水分解，浓度下降，反应速率减慢；
（2）NH₃•H₂O结合HCl，使反应H₂O₂+CaCl₂CaO₂+2HCl平衡向正方向移动，提高过氧化钙的产量，
故答案为：NH₃•H₂O结合HCl，使反应H₂O₂+CaCl₂CaO₂+2HCl平衡向正方向移动，提高过氧化钙的产量；
II．（3）由标准生成热可得热化学方程式：①Ca（s）+O₂（g）=CaO₂（s）△H=a kJ•mol^-1，
②Ca（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CaO（s）△H=b kJ•mol^-1，
根据盖斯定律，（②-①）×2可得：2CaO₂（s）2CaO（s）+O₂（g）△H=2（b-a）kJ•mol^-1，
故答案为：2CaO₂（s）2CaO（s）+O₂（g）△H=2（b-a）kJ•mol^-1；
（4）发生反应：2CaO₂（s） 2CaO（s）+O₂（g），2s、3s时，同一组分的物质的量不变，说明2s时反应得到平衡，平衡常数K=c（O₂）=$\frac{0.5mol}{2L}$=0.25mol/L，
故答案为：0.25mol/L；
（5）温度不变，该反应的平衡常数K=c（CO₂）=0.25mol/L不变，故氧气的浓度不变，
故答案为：不变；温度不变，该反应的平衡常数K=c（CO₂）=0.25mol/L不变；
（6）a．反应体系中只有氧气为气体，恒温恒容条件下，随反应进行容器内气体密度增大，气体的密度保持不变，说明反应到达平衡，但若在恒温恒压下条件下，氧气的密度不变，故a错误；
b．反应有氧气生成，随反应进行固体质量减小，而固体质量不再改变，说明反应到达平衡，故b正确；
c．可能反应到达平衡时只能反应速率相等，不再变化，故c正确；
d．可能反应到达平衡时只能反应速率相等，不再变化，故d正确．
故选：a．

点评 本题以过氧化钙的制备为载体，考查对制备原理的分析与评价、化学平衡计算与影响因素、平衡状态判断、热化学方程式书写、陌生方程式书写等，是对学生综合能力的考查．