题目内容
WO2(s)+2H2(g)?W(s)+2H2O(g)△H=+66.0KJ/mol
WO2(g)+2H2(g)?W(s)+2H2O(g)△H=-137.9KJ/mol
则WO2(s)?WO2(g)的△H=
Ⅱ.1100℃时,在体积为2L的恒容容器中发生如下反应:
Na2SO4(s)+4H2(g)?Na2S(s)+4H2O(g).
(1)下列能判断该反应达到平衡状态的条件是
A、容器中压强不变 B、混合气体密度不变
C、1molH-H键断裂的同时形成2molH-O键 D、H2的体积分数不变
(2)若2min时反应达到平衡,此时气体质量增加了8g,则用H2表示该反应的化学反应速率为
(3)某温度下该反应达到平衡状态,测得混合气体的平均相对分子质量为14,则该温度下的平衡常数K为
(4)若降低温度,K值减小,则反应的△H
(5)若反应达平衡后,向体系中加入少量的H2,则反应再次达平衡后,H2O(g)的体积分数
Ⅲ.某500mL电解溶液中含0.1molNaCl和0.1molCuSO4.在恒定电流的情况下进行电解,2min后阴极开始产生气体,5min时停止电解,此时两极产生的气体体积理论上相同.
①写出此过程中阳极的电极反应式
②在图中分别画出阴、阳两极产生气体的体积(已换成标准状况下的体积)与时间的关系.
③将溶液稀释为1000ml后,所得溶液的pH为
考点:用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断,化学反应速率和化学计量数的关系,电解原理
专题:基本概念与基本理论
分析:I.依据盖斯定律和热化学方程式计算得到所需热化学方程式;
II.(1)可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于系数之比(不同物质),平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,由此衍生的一些物理量不变,以此分析;
(2)根据气体的质量变化求出参加反应的氢气的物质的量浓度变化,再求反应速率;
(3)分别设出平衡时氢气和水的物质的量,根据混合气体的平均相对分子质量求出二者的关系,再根据K的表达式求算;
(4)根据温度对K的影响分析;
(5)该反应等号前后气体的计量数相同,向体系中加入少量的H2,与原来的平衡是等效平衡,根据等效平衡分析;
III.溶液中阴阳离子的放电顺序分别为:阳离子放电顺序Cu2+>H+>Na+,阴离子放电顺序为Cl->OH->SO42-,阳极发生2Cl--2e-═Cl2↑、4OH--4e-═O2↑+H2O,阴极发生Cu2++2e-═Cu、2H++2e-═H2↑,当氢离子放电实质为电解水,电解后溶液中硫酸与NaOH的物质的量相同,氢离子过量,以此计算.
II.(1)可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于系数之比(不同物质),平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,由此衍生的一些物理量不变,以此分析;
(2)根据气体的质量变化求出参加反应的氢气的物质的量浓度变化,再求反应速率;
(3)分别设出平衡时氢气和水的物质的量,根据混合气体的平均相对分子质量求出二者的关系,再根据K的表达式求算;
(4)根据温度对K的影响分析;
(5)该反应等号前后气体的计量数相同,向体系中加入少量的H2,与原来的平衡是等效平衡,根据等效平衡分析;
III.溶液中阴阳离子的放电顺序分别为:阳离子放电顺序Cu2+>H+>Na+,阴离子放电顺序为Cl->OH->SO42-,阳极发生2Cl--2e-═Cl2↑、4OH--4e-═O2↑+H2O,阴极发生Cu2++2e-═Cu、2H++2e-═H2↑,当氢离子放电实质为电解水,电解后溶液中硫酸与NaOH的物质的量相同,氢离子过量,以此计算.
解答:
解:I.①WO2(s)+2H2(g)?W(s)+2H2O(g);△H=+66.0kJ?mol-1
②WO2(g)+2H2(g)?W(s)+2H2O(g);△H=-137.9kJ?mol-1
依据盖斯定律①-②得到WO2(s)?WO2(g)的△H=+203.9kJ/mol;
故答案为:+203.9 kJ?mol-1;
II.(1)A、反应前后气体的物质的量不变,则容器中压强始终不变,所以不能根据压强判断平衡状态,故A错误;
B、该容器的体积不变,反应后气体的质量增大,所以混合气体密度逐渐增大,当混合气体的密度不变时即是平衡状态,故B正确;
C、1molH-H键断裂为正速率,形成2molH-O键为正速率,都是正速率,不能判断平衡状态,故C错误;
D、随着反应进行,氢气的量逐渐减小,所以H2的体积分数逐渐减小,当氢气的体积分数不变时即是平衡状态,故D正确;
故答案为:BD;
(2)设参加反应的氢气的物质的量为xmol,
Na2SO4(s)+4H2(g)?Na2S(s)+4H2O(g)
xmol xmol
已知2min时反应达到平衡,此时气体质量增加了8g,则18x-2x=8,解得x=0.5,v(H2)=
=0.125mol/(L?min),
故答案为:0.125mol/(L?min);
(3)设平衡时氢气的物质的量为amol,H2O的物质的量为bmol,则
=14,则b=3a,所以K=
=
=81,故答案为:81;
(4)若降低温度,K值减小,则平衡逆移,逆方向为放热方向,所以正方向为吸热方向,即反应的△H>0,故答案为:>;
(5)该反应等号前后气体的计量数相同,向体系中加入少量的H2,与原来的平衡是等效平衡,所以达到平衡时各气体的百分含量不变,即H2O(g)的体积分数不变,故答案为:不变;
III.①溶液中阴阳离子的放电顺序分别为:阳离子放电顺序Cu2+>H+>Na+,阴离子放电顺序为Cl->OH->SO42-,则阳极发生2Cl--2e-═Cl2↑、4OH--4e-═O2↑+H2O,
故答案为:2Cl--2e-═Cl2↑;4OH--4e-═O2↑+H2O;
②2min之前,阳极发生2Cl--2e-═Cl2↑,
0.1mol 0.1 0.05
阴极发生Cu2++2e-═Cu
0.05 0.1
2min~5min,
阳极发生4OH--4e-═O2↑+H2O
4x x
阴极发生Cu2++2e-═Cu
0.05 0.1
2H++2e-═H2↑
4x-0.1 2x-0.05,
两极产生的气体体积理论上相同,则0.05+x=2x-0.05,解得x=0.1,即两极各收集0.15mol气体,
如图
,故答案为:
;
③溶液中发生的电解总方程为:2NaCl+2CuSO4+2H2O
H2↑+O2↑+Cl2↑+Cu+2NaHSO4
则电解后有0.1molNaHSO4,稀释至1000mL,则c(H+)=
=0.1mol/L,所以pH=1,
故答案为:1.
②WO2(g)+2H2(g)?W(s)+2H2O(g);△H=-137.9kJ?mol-1
依据盖斯定律①-②得到WO2(s)?WO2(g)的△H=+203.9kJ/mol;
故答案为:+203.9 kJ?mol-1;
II.(1)A、反应前后气体的物质的量不变,则容器中压强始终不变,所以不能根据压强判断平衡状态,故A错误;
B、该容器的体积不变,反应后气体的质量增大,所以混合气体密度逐渐增大,当混合气体的密度不变时即是平衡状态,故B正确;
C、1molH-H键断裂为正速率,形成2molH-O键为正速率,都是正速率,不能判断平衡状态,故C错误;
D、随着反应进行,氢气的量逐渐减小,所以H2的体积分数逐渐减小,当氢气的体积分数不变时即是平衡状态,故D正确;
故答案为:BD;
(2)设参加反应的氢气的物质的量为xmol,
Na2SO4(s)+4H2(g)?Na2S(s)+4H2O(g)
xmol xmol
已知2min时反应达到平衡,此时气体质量增加了8g,则18x-2x=8,解得x=0.5,v(H2)=
| ||
| 2min |
故答案为:0.125mol/(L?min);
(3)设平衡时氢气的物质的量为amol,H2O的物质的量为bmol,则
| 2a+18b |
| a+b |
| c4(H2O) |
| c4(H2) |
(
| ||
(
|
(4)若降低温度,K值减小,则平衡逆移,逆方向为放热方向,所以正方向为吸热方向,即反应的△H>0,故答案为:>;
(5)该反应等号前后气体的计量数相同,向体系中加入少量的H2,与原来的平衡是等效平衡,所以达到平衡时各气体的百分含量不变,即H2O(g)的体积分数不变,故答案为:不变;
III.①溶液中阴阳离子的放电顺序分别为:阳离子放电顺序Cu2+>H+>Na+,阴离子放电顺序为Cl->OH->SO42-,则阳极发生2Cl--2e-═Cl2↑、4OH--4e-═O2↑+H2O,
故答案为:2Cl--2e-═Cl2↑;4OH--4e-═O2↑+H2O;
②2min之前,阳极发生2Cl--2e-═Cl2↑,
0.1mol 0.1 0.05
阴极发生Cu2++2e-═Cu
0.05 0.1
2min~5min,
阳极发生4OH--4e-═O2↑+H2O
4x x
阴极发生Cu2++2e-═Cu
0.05 0.1
2H++2e-═H2↑
4x-0.1 2x-0.05,
两极产生的气体体积理论上相同,则0.05+x=2x-0.05,解得x=0.1,即两极各收集0.15mol气体,
如图
③溶液中发生的电解总方程为:2NaCl+2CuSO4+2H2O
| ||
则电解后有0.1molNaHSO4,稀释至1000mL,则c(H+)=
| 0.1mol |
| 1L |
故答案为:1.
点评:本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用、反应速度及平衡常数的计算、影响平衡移动的因素、电解原理的应用等,题目综合性较强,考查的知识点较多,难度较大;明确K的含义、等效平衡原理、电解中离子的放电顺序及电极反应为解答该题的关键.
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