Question

3．完成下列各題：
（1）已知下列反應的熱化學方程式：
①6C （s）+5H₂（g）+3N₂（g）+9O₂（g）=2C₃H₅（ONO₂）₃（l）△H₁；
②2H₂（g）+O₂ （g）=2H₂O（g）△H₂；
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃．
則反應4C₃H₅（ONO₂）₃（l）=12CO₂（g）+10H₂O（g）+O₂（g）+6N₂（g）的△H為12△H₃+5△H₂-2△H₁．
（2）向體積為10L的恒容密閉容器中通入3mol X，在一定溫度下發(fā)生如下反應：2X（g）?Y（g）+az（g），經(jīng)5min后反應達到反應限度（即達到平衡狀態(tài)）．
①平衡時，測得容器內(nèi)的壓強為起始時的1.2倍，此時X的物質(zhì)的量濃度為0.24mol•L^-1，則方程式中a=3；用Y表示的反應速率為0.006mol•L^-1•min^-1．
②若上述反應在甲、乙、丙、丁四個同樣的密閉容器中進行，在同一時間內(nèi)測得容器內(nèi)的反應速率如表所示：

容器	反應速率	容器	反應速率
甲	v（X）=3.5mol•L-1•min-1	乙	v（Y）=2 mol•L-1•min-1
丙	v（Z）=4.5mol•L-1•min-1	丁	v（X）=0.075mol•L-1•s-1

若四個容器中僅反應溫度不同，則反應溫度最低的是丙（填序號）
（3）高鐵酸鹽在能源環(huán)保領域有廣泛用途．用鎳（Ni）、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽Na₂FeO₄的裝置如圖所示．
①則陽極的電極反應式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；
②若隔膜為陰離子交換膜，則OH^-自左向右移動（填左、右）：
③假設電解前后體積變化忽略不計，撤去隔膜混合后，與原溶液比較pH降低（升高、降低或不變）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，利用方程式的加減得出C₃H₅（ONO₂）₃分解成CO₂、N₂、H₂O、O₂的化學方程式，其反應熱也要相應的加減，從而得出其熱化學反應方程式；
（2）①氣體壓強之比等于物質(zhì)的量之比，結(jié)合化學平衡三段式列式計算Y的生成量，依據(jù)化學反應速率概念計算得到的；
②依據(jù)化學反應速率之比等于化學方程式中計量數(shù)之比，把四種情況下的反應速率化為一種物質(zhì)表示的反應速率減小比較，溫度越高反應速率越大；
（3）依據(jù)裝置圖分析可知鐵與電源正極相連做電解池陽極，堿性溶液不能生成氫離子；陰離子交換膜只允許陰離子通過；陰離子移向陽極；陽極區(qū)域，鐵失電子消耗氫氧根離子，溶液pH減小，陰極區(qū)氫離子得到電子生成氫氣，溶液中氫氧根離子濃度增大，溶液pH增大；依據(jù)電子守恒分析生成氫氧根離子和消耗氫氧根離子相對大小分析溶液酸堿性．

解答 解：（1）已知：
①6C（s）+5H₂（g）+3N₂（g）+9O₂（g）═2C₃H₅（ONO₂）₃（l）△H₁
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃
由蓋斯定律：5×②+12×③-2×①得：4C₃H₅（ONO₂）₃（l）═12CO₂（g）+10H₂O（g）+O₂（g）+6N₂（g）△H=12△H₃+5△H₂-2△H₁；
故答案為：12△H₃+5△H₂-2△H₁；
（2）①設X物質(zhì)的量的變化量是x，則
             2X（g）?Y（g）+az（g），
初始物質(zhì)的量：3       0       0
變化物質(zhì)的量：x      0.5x    0.5ax
平衡物質(zhì)的量：3-x    0.5x     0.5ax
 經(jīng)5min后達平衡，此時容器內(nèi)壓強為起始時的1.2倍，即$\frac{3}{3-x+0.5x+0.5ax}$=$\frac{1}{1.2}$，此時X的物質(zhì)的量濃度為0.24mol•L^-1，所以$\frac{3-x}{10}=0.24$，解得x=0.6mol，a=3，所以Y的物質(zhì)的量變化量是=0.6×0.5=0.3mol，表示的化學反應速率為：$\frac{\frac{0.3mol}{10L}}{5min}$=0.006mol/（L•min）；
故答案為：3；0.006；
②將四個反應速率甲：ν（X）=3.5mol（L•min）；乙：ν（Y）=2mol（L•min）；丙：ν（Z）=4.5mol（L•min）；�。害停╔）=0.075mol（L•s），都統(tǒng)一到用X表示的反應速率值分別為甲：ν（X）=3.5mol（L•min）；乙：ν（X）=4mol（L•min）；丙：ν（X）=3mol（L•min）；丁：ν（X）=4.5mol（L•min），所以化學反應速率是丁＞乙＞甲＞丙，溫度越高，化學反應速率越快，所以溫度大小關系是：�。疽遥炯祝颈�；
故答案為：丙；
（3）①依據(jù)裝置圖分析可知鐵與電源正極相連做電解池陽極，堿性溶液不能生成氫離子，電極反應為Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；
②陰離子交換膜只允許陰離子通過；陰離子移向陽極，應從左向右移動，故答案為：左，右；
③陽極區(qū)域，鐵失電子消耗氫氧根離子，溶液PH減小，陰極區(qū)氫離子得到電子生成氫氣，溶液中氫氧根離子濃度增大，溶液PH增大；生成氫氧根離子物質(zhì)的量消耗，在陽極電極反應Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O，陰極氫氧根離子增大，電極反應2H⁺+2e^-=H₂↑，依據(jù)電子守恒分析，氫氧根離子消耗的多，生成的少，所以溶液pH降低，
故答案為：降低．

點評 本題考查學生化學平衡的計算以及電解原理，正確判斷陰陽極及發(fā)生的反應是解本題關鍵，屬于綜合知識的考查，綜合性強，難度大．