Question

Ⅰ、①纯碱为工业和生活中常用的原料，其水溶液呈弱碱性，原因为存在化学平衡：_____________，(用离子方程式表达)其平衡常数 K 的表达式为：_____________。

②已知室温下，碳酸的电离常数K₁=4.4×10^-7，K₂=4.7×10^-11。NaHCO₃水溶液显碱性，原因：_____________(用K 定量解释)。

③在NaHCO₃溶液中继续逐渐通入二氧化碳，至溶液中n(HCO₃^-):n(H₂CO₃)= _____________时溶液可以达中性。

Ⅱ、工业上可通过CO和H₂化合制得CH₃OH:CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g) ΔH  (CO结构式为C≡O)。又知某些化学键的键能(断开 1 mol化学键时所需要的最低能量)数值如下表：

则ΔH ＝_____________，在相应的反应条件下，将 1 mol CO(g)与足量H₂混合充分反应后，放出或吸收的热量与ΔH  的数值相对大小关系是________。

Ⅲ、电化学降解NO₃^-的原理如下图所示。

①电源 A 极为________(填“正极”或“负极”)，阴极反应式为________________。

②若电解过程中转移了 1 mol 电子，则膜左侧电解液的质量减少量为________g。

Ⅳ、已知NO₂和N₂O₄可以相互转化：2NO₂(g) N₂O₄(g) ΔH<0。现将一定量NO₂和N₂O₄的混合气体通入一体积为 2L的恒温密闭玻璃容器中，反应物浓度随时间变化关系如下图。

①图中共有两条曲线X和Y，其中曲线________表示NO₂浓度随时间的变化。下列不能说明该反应已达到平衡状态的是________。

A. 容器内混合气体的压强不随时间变化而改变

B. 容器内混合气体的密度不随时间变化而改变

C. 容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变

D. 容器内混合气体的平均分子量不随时间变化而改变

②前 10 min内用NO₂表示的化学反应速率v(NO₂)＝________mol/(L·min)。

③反应 25 min 时，若只改变了某一个条件，使曲线发生如上图所示的变化，该条件可能是_____________(用文字表达)；其平衡常数 K(d)________K(b)(填“>”、“＝”或“<”)。

Answer

Ⅰ、①CO32- +H2OHCO3- + OH-；；

②碳酸氢钠溶液中的水解平衡常数Kh=mol/L=2.5×10-8 mol/L，大于碳酸的电离常数K2=4.7×10-11；③4.4

Ⅱ、-116 kJ•mol-1；＜；

Ⅲ、①正极；2NO3-+10e-+12H+=6H2O+N2↑；②9g；

Ⅳ、①X；B；②0.04；③增大NO2的浓度；=；

【解析】

试题分析：Ⅰ、①纯碱水溶液呈弱碱性，是因为碳酸根离子水解，CO32- +H2OHCO3- + OH-，HCO3- + H2OH2CO3+OH-，以第一步水解为主，平衡常数 K =，故答案为：CO32- +H2OHCO3- + OH-；；

②碳酸氢钠溶液中的水解平衡常数Kh=mol/L=2.5×10-8 mol/L，大于碳酸的电离常数K2，即HCO3-水解程度大于电离程度，溶液显碱性，故答案为：碳酸氢钠溶液中的水解平衡常数Kh=mol/L=2.5×10-8 mol/L，大于碳酸的电离常数K2=4.7×10-11；

③根据碳酸的电离平衡方程式，n(HCO3-):n(H2CO3)=c(HCO3-):c(H2CO3)=，当溶液呈中性时，c(OH-)=1.0×10-7mol/L，此时n(HCO3-):n(H2CO3)=c(HCO3-):c(H2CO3)===4.4，故答案为：4.4；

Ⅱ、CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)中的焓变△H1=反应物总键能-生成物总键能，依据图表提供的化学键的键能计算得到△H1═1072kJ•mol-1+2×436kJ•mol-1-(3×413kJ•mol-1+358kJ•mol-1+463kJ•mol-1)=-116 kJ•mol-1；由于是可逆反应，平衡时1mol CO(g)反应后生成的CH3OH小于1mol，所以放出的热量小于116 kJ，故答案为：-116 kJ•mol-1；＜；

Ⅲ、①由图示知在Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极，在阴极反应是NO3-得电子发生还原反应生成N2，利用电荷守恒与原子守恒知有H2O参与反应且有水生成，所以阴极上发生的电极反应式为：2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O，故答案为：正极；2NO3-+10e-+12H+=6H2O+N2↑；

②根据图知，右侧电极上硝酸根离子得电子生成氮气，电极反应式为2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O，左侧电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，质子通过交换膜由左侧进入右侧，左侧溶液减少的质量是水的质量，右侧减少的质量氮气质量与进入氢离子质量之差，若电解过程中转移了1mol电子，左侧减少质量=×2×18g/mol=9g，左侧有2mol氢离子进入右侧，右侧减少质量=×1×28g/mol-×4×1g/mol=1.8g，故答案为：9g；

Ⅳ、①由图可知10-25min平衡状态时，X表示的生成物的浓度变化量为(0.6-0.2)mol/L=0.4mol/L，Y表示的反应物的浓度变化量为(0.6-0.4)mol/L=0.2mol/L，X表示的生成物的浓度变化量是Y表示的反应物的浓度变化量的2倍，所以X表示NO2浓度随时间的变化曲线，Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线；由图可知，10-25min及30min之后X、Y的物质的量不发生变化，则相应时间段内的点处于化学平衡状态，故b、d处于化学平衡状态，容器内混合气体的体积不变，质量不变所以密度不变，因此，密度不能判断平衡；故答案为：X；B；

②①X表示NO2浓度随时间的变化曲线，Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线．由图可知，前10min内，NO2的浓度变化量为(0.6-0.2)mol/L=0.4mol/L，所以υ(NO2)==0.04mol•L-1•min-1，故答案为：0.04；

③由曲线看出25 min时，NO2的浓度突然增大，可知改变的条件为增大NO2的浓度；温度不变，化学平衡常数不变；故答案为：增大NO2的浓度；=；

考点：考查了外界条件对化学反应速率及化学平衡的影响、化学平衡图象、反应速率计算等相关知识。