Question

本题为《化学反应原理（选修4）》

（1）t℃时，将2molSO₂和1molO₂通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2SO₂ (g)+O₂(g)2SO₃(g)，△H＝-196.6kJ·mol^-1。2min时反应达到化学平衡状态，此时测得反应物O₂还剩余0.8mol，填写下列空白：

① 从反应开始到化学平衡状态，生成SO₃的平均反应速率为_____；此时反应物O₂的转化率是___________；

② 下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是______（填标号，下同）；

A．容器内压强不再发生变化

B. SO₂的体积分数不再发生变化

C. 容器内气体原子总数不再发生变化

D. 相同时间内消耗2nmol SO₂的同时消耗n molO₂

③t℃时，若将4mol SO₂和2mol O₂的混合气体通入上述恒温恒容密闭容器中，反应重新达到平衡时SO₂的转化率与① 比较_______（填“增大”、“不变”或“减小”）。

（2）今有常温下的下列溶液：

①0.1mol/LFeC1₃ 溶液呈_______（填“酸性”、“中性”或“碱性”)；

② 实验测得0.1mol/LNaHCO₃溶液pH>7，则NaHCO₃的电离程度_______水解程度（填“大于”、“等于”或“小于”）。

③ 在0.10mol/L硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分反应有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH=8时，c(Cu²⁺)=_________（已知Ksp[Cu(OH)₂]=2.2×10^-2O）。

（3）①事实证明，原电池中发生的反应通常是放热反应。利用下列反应可以设计为原电池的是_________；

A. C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)   △H>0

B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H₂O(l)   △H<0

C.2H₂(g)+O₂(g)=H₂O(l）△H<0

② 以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极反应式是________；

③ 电解原理在工业上有着广泛的应用。下图所示电解池中，a为CuSO₄溶液，X和Y为惰性电极，则Y电极附近溶液的pH变化是_______（填“增大”“不变”或“减小”）。

Answer

0．1mol·L-1·min-1 20% A、B 增大 酸性 小于 2.2×10-8mol/L C O2+2H2O+4e-=4OH- 减小

【解析】①达到平衡时，反应物O2还剩余0.8mol，则参加反应的氧气的物质的量=(1-0.8)mol=0.2mol，根据方程式知，参加反应的二氧化硫物质的量为0.2mol×2=0.4mol，生成三氧化硫物质的量为0.2mol×2=0.4mol，则生成三氧化硫的平均反应速率==0.1 mol/(L•min)；O2的转化率=×100%=×100%=20%；

②A．该反应前后气体物质的量减小，当容器内压强不再发生变化，说明气体物质的量不变，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，所以能判断平衡状态，故正确；B．SO2的体积分数不再发生变化，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，所以能判断平衡状态，故正确；C．无论反应是否达到平衡状态，容器内气体原子总数都不发生变化，所以不能根据原子总数判断平衡状态，故错误；D．无论反应是否达到平衡状态，都存在相同时间内消耗2n molSO2的同时消耗n molO2，所以不能据此判断平衡状态，故错误；故答案为AB；

③t℃时，若将4mol SO2和2mol O2的混合气体通入上述恒温恒容密闭容器中，相当于将原平衡状态的体积缩小一半，此时平衡正向进行，SO2的转化率增大；

(2)①因Fe3+在水溶液中要水解，则0.1mol/LFeC13 溶液呈酸性；

②NaHCO3溶液中HCO3-的电离程度小于其水解程度，导致0.1mol/LNaHCO3溶液显碱性；

③ Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)×c2(OH-)=2.2×10-2O，则当溶液的pH=8时，c(Cu2+)=(2.2×10-2O)÷(1×10-6)2=2.2×10-8mol/L；

(3)①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) 是氧化还原反应，但是吸热反应；NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)是放热反应，但是非氧化还原反应；C.2H2(g)+O2(g)=H2O(l)是氧化还原反应，也是放热反应，可设计成原电池，故答案为C；

② 以KOH溶液为电解质溶液，正极发生还原反应，其正极反应式是O2+2H2O+4e-=4OH-；

③Y电极为阳极，发生的电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑，促进水的电离，Y电极周围H+增大，溶液的pH变化是减小。