Question

15．Ⅰ．t℃時(shí)，將2mol SO₂和1mol O₂通入體積為2L的恒溫恒容密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：
2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g），2min時(shí)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，此時(shí)測得反應(yīng)物O₂還剩余0.8mol．請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）從反應(yīng)開始到化學(xué)平衡，生成SO₃的平均反應(yīng)速率分別為0.1mol•L^-1•min^-1；平衡時(shí)SO₂的體積分?jǐn)?shù)為57.1%；（保留到小數(shù)點(diǎn)后1位）
（2）下列敘述能證明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是（填序號(hào)）ABE；
A．容器內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化
B．SO₂的體積分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化
C．容器內(nèi)氣體原子總數(shù)不再發(fā)生變化
D．相同時(shí)間內(nèi)消耗2n mol SO₂的同時(shí)消耗n mol O₂
E．相同時(shí)間內(nèi)消耗2n mol SO₂的同時(shí)生成n mol O₂
（3）圖1是該反應(yīng)的能量變化圖示，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
Ⅱ．如圖2所示裝置：若溶液為氫氧化鈉溶液，負(fù)極電極反應(yīng)為：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；總反應(yīng)方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根據(jù)平均反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算出反應(yīng)速率；根據(jù)方程式可計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量，根據(jù)SO₂的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{二氧化硫的物質(zhì)的量}{混合氣體總體物質(zhì)的量}$×100%計(jì)算體積分?jǐn)?shù)；
（2）化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志：正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，平衡混合物中各組成成分的含量不變來判斷；
（3）反應(yīng)物能量高于生成物能量，反應(yīng)放熱，反之則反應(yīng)吸熱，據(jù)此判斷；
Ⅱ．鎂、鋁在氫氧化鈉溶液中，鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氣和偏鋁酸鈉，鋁是還原劑，作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此答題；

解答 解：Ⅰ．（1）還剩余0.8 mo1氧氣可知：反應(yīng)消耗0.4mol SO₂和0.2mol O₂，生成0.4mol SO₃，平衡時(shí)SO₂的物質(zhì)的量為2mol-0.4mol=1.6mol，
三氧化硫的反應(yīng)速率為v（SO₃）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{2min}$=0.1mol•L^-1•min^-1，
SO₂的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{1.6mol}{1.6mol+0.8mo1+0.4mol}$×100%=57.1%，
故答案為：0.1mol•L^-1•min^-1；57.1%；
（2）A．容器內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，該反應(yīng)兩邊氣體體積不相等，反應(yīng)過程中壓強(qiáng)是變量，壓強(qiáng)不變，該反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，故A正確；
B．SO₂的體積分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化，表明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故B正確；
C．容器內(nèi)氣體原子總數(shù)不再發(fā)生變化，根據(jù)原子守恒，原子總數(shù)始終不變，所以原子總數(shù)不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故C錯(cuò)誤；
D．相同時(shí)間內(nèi)消耗2nmolSO₂的同時(shí)消耗nmolO₂，都是指的是正反應(yīng)方向，因此不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故D錯(cuò)誤；
E．相同時(shí)間內(nèi)消耗2nmolSO₂的同時(shí)生成nmolO₂，相同時(shí)間內(nèi)消耗2n mol SO₂等效于消耗n mol O₂，同時(shí)生成n mol O₂，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，故E正確；
故答案：ABE；
（3）根據(jù)圖可知反應(yīng)物能量高于生成物能量，所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：放熱；
Ⅱ．鎂、鋁在氫氧化鈉溶液中，鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氣和偏鋁酸鈉，鋁是還原劑，作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極電極反應(yīng)為Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O，總反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案為：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生化學(xué)平衡的判斷和化學(xué)平衡的移動(dòng)以及反應(yīng)熱、電化學(xué)知識(shí)，題目難度中等，要求學(xué)生掌握判斷平衡狀態(tài)的方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力．