Question

7．（1）將不同物質(zhì)的量的H₂O（g）和CO（g）分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)：H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		H2O	CO	CO	H2
i	650	2	4	2.4	1.6	5
ii	900	1	2	1.6	0.4	3
iii	900	a	b	c	d	t

①實(shí)驗(yàn)組i中以v（CO₂）表示的反應(yīng)速率為0.16mol•L^-1•min^-1，溫度升高時(shí)平衡常數(shù)會(huì)減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②若a=2，b=1，則c=0.6，達(dá)平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)組ii中H₂O（g）和實(shí)驗(yàn)組iii中CO的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系為α_ii （H₂O）=α_iii （CO）（填“＜”、“＞”或“=”）．
（2）CO分析儀的傳感器可測(cè)定汽車尾氣是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)，該分析儀的工作原理類似于
燃料電池，其中電解質(zhì)是氧化釔（Y₂O₃）和氧化鋯（ZrO₂）晶體，能傳導(dǎo)O^2-．
①則負(fù)極的電極反應(yīng)式為CO+2O^2--2e^-=CO₃^2-．
②以上述電池為電源，通過導(dǎo)線連接成圖2．若X、Y為石墨，a為2L 0.1mol/L KCl溶液，寫出電解總反應(yīng)的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．電解一段時(shí)間后，取25mL上述電解后的溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到圖3曲線（不考慮能量損失和氣體溶于水，溶液體積變化忽略不計(jì)）．根據(jù)圖二計(jì)算，上述電解過程中消耗一氧化碳的質(zhì)量為2.8g．

Answer 1

分析 （1）①反應(yīng)速率v（CO₂）=$\frac{△c（CO2）}{△t}$；平衡常數(shù)K=$\frac{[CO2]•[H2]}{[CO]•[H2O]}$；對(duì)于吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡常數(shù)變大；對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡常數(shù)變�。�②平衡轉(zhuǎn)化率等于物質(zhì)消耗的量與物質(zhì)的起始量之比．
（2）①原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子．②電解池中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子；電解池陰極發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子．可根據(jù)電子守恒來計(jì)算原電池及電解池相關(guān)的計(jì)算題．

解答 解：（1）①實(shí)驗(yàn)組i中，由H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）可知，在2L的恒容容器中，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為：[H₂O]=0.2mol•L^-1，[CO]=1.2mol•L^-1，[CO₂]=0.8mol•L^-1，[H₂]=0.8mol•L^-1；所以反應(yīng)速率v（CO₂）=$\frac{[CO2]}{△t}$=$\frac{0.8mol•L-}{5min}$=0.16mol•L^-1•min^-1．在650℃下，平衡常數(shù)K₁=$\frac{[CO2]•[H2]}{[CO]•[H2O]}$=$\frac{0.8mol•L-1×0.8mol•L-1}{0.2mol•L-1×1.2mol•L-1}$≈2.67；900℃時(shí)，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為：[H₂O]=0.3mol•L^-1，[CO]=0.8mol•L^-1，[CO₂]=0.2mol•L^-1，[H₂]=0.2mol•L^-1，平衡常數(shù)K₂=$\frac{0.2mol•L-1×0.2mol•L-1}{0.3mol•L-1×0.8mol•L-1}$≈0.17，溫度升高，K₂小于K₁．
故答案為：0.16mol•L^-1•min^-1；減�。�
②在實(shí)驗(yàn)組iii中，由H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）可知，在2L的恒容容器中，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為：[H₂O]=$\frac{2-d}{2}$mol•L^-1，[CO]=$\frac{1-d}{2}$mol•L^-1，[CO₂]=$\fracs2yxstg{2}$mol•L^-1，[H₂]=$\frac6ciw1x7{2}$mol•L^-1；在900℃時(shí)，K2=$\frac{（2-d）•（1-d）}{jpvi7zo^{2}}$=0.17，解得d=0.4，由等量關(guān)系可得c=1-0.4=0.6；達(dá)平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)組ii中H₂O（g）的轉(zhuǎn)化率α_ii （H₂O）=$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%，實(shí)驗(yàn)組iii中CO的轉(zhuǎn)化率α_iii （CO）=$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%，所以α_ii （H₂O）=α_iii （CO）．
故答案為：0.6；=．
（2）①負(fù)極CO發(fā)生氧化反應(yīng)與O^2-結(jié)合生成CO₃^2-，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CO+2O^2--2e^-=CO₃^2-；
故答案為：CO+2O^2--2e^-=CO₃^2-．
②電解池中陽極反應(yīng)：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極反應(yīng)：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，因此總電解方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；根據(jù)圖知，KOH溶液的pH=13，常溫下，KOH的濃度是0.1mol/L，則n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根據(jù)2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑知，生成0.2mol氫氧根離子轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=$\frac{0.2mol}{2}$×2=0.2mol，燃料電池的負(fù)極反應(yīng)方程式是CO+2O^2--2e^-=CO₃^2-，消耗1molCO轉(zhuǎn)移電子數(shù)=2mol，因此當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)消耗CO的物質(zhì)的量為0.1mol，則CO的質(zhì)量=0.1mol×28g/mol=2.8g；
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；2.8g．

點(diǎn)評(píng) 本題難度較大，綜合性強(qiáng)，綜合了化學(xué)反應(yīng)速率、平衡，以及原電池電解池等知識(shí)，非常好的一道題．