Question

7．（1）在某一恒溫體積可變的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：A（g）+B（g）?2C（g）△H＜0．t₁時(shí)刻達(dá)到平衡后，在t₂時(shí)刻改變某一條件，其反應(yīng)過程如圖1．下列說法正確的是ac（填序號(hào)字母）

a．0～t₁時(shí)，v_正＞v_逆，t₂時(shí)，v_逆＞v_正
b．混合氣體的密度不再改變時(shí)，Ⅰ、Ⅱ兩過程達(dá)到平衡
c．t₂時(shí)刻改變的條件可以是向密閉容器中加C
d．Ⅰ、Ⅱ兩過程達(dá)到平衡時(shí)，平衡常數(shù)Ⅰ＜Ⅱ
（2）工業(yè)上常用CO₂和NH₃通過如下反應(yīng)合成尿素[CO（NH₂）₂]．
CO₂（g）+2NH₃（g）$\stackrel{一定條件}{?}$CO（NH₂）₂（1）+H₂O（g）△H＜0
t℃時(shí)，向容積恒定為2L的密閉容器中加入0.10molCO₂和0.40molNH₃，70min開始達(dá)到平衡．反應(yīng)中CO₂（ g）的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如表所示：

時(shí)間/min	0	20	70	80	100
n（CO2）/mol	0.10	0.060	0.020	0.020	0.020

①70min時(shí)，平均反應(yīng)速率υ （CO₂ ）=0.00057mol/（L•min）．
②在100min時(shí)，保持其它條件不變，再向容器中充入0.050mo1CO₂和0.20molNH₃，重新建立平衡后CO₂的轉(zhuǎn)化率與原平衡相比將增大（填“增大”、“不變”或“減小”）．
③上述可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為277.8（保留一位小數(shù)）．
④圖2所示裝置（陰、陽極均為惰性電極）可用于電解尿素〔CO（NH₂）₂〕的堿性溶液制取氫氣．該裝置中陽極的電極反應(yīng)式為CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，
（3）CH₄燃料電池，裝置示意如圖3（A、B為多孔性碳棒）．持續(xù)通入甲烷，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，消耗甲烷體積VL．當(dāng) V=44.8L時(shí)，電池總反應(yīng)方程式為CH₄+2O₂+KOH=KHCO₃+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）a．0～t₁時(shí)，逆反應(yīng)速率增大，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，t₂時(shí)改變條件，逆反應(yīng)速率減小，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行；
b．混合氣體的密度始終不變；
c．t₂時(shí)刻若向密閉容器中加C，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)前后氣體的體積不變，恒溫恒容下平衡時(shí)物質(zhì)的濃度與原平衡相同；
d．平衡常數(shù)只受溫度影響，若是升高溫度使平衡逆向移動(dòng)，平衡時(shí)的反應(yīng)速率應(yīng)高于原平衡；
（2）①根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計(jì)算υ （CO₂ ）；
②在100min時(shí)，保持其它條件不變，再向容器中充入0.050mo1CO₂和0.20molNH₃，與起始投入的二氧化碳與氨氣的物質(zhì)的量之比均為1：4，等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)；
③平衡時(shí)二氧化碳為0.02mol，計(jì)算平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量濃度，代入平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{2}（N{H}_{3}）}$計(jì)算；
④電解尿素〔CO（NH₂）₂〕的堿性溶液制取氫氣，由圖可知，陽極上是尿素失去電子，堿性條件下生成氮?dú)狻⑻妓岣�離子，還有水生成；
（3）V（甲烷）=44.8L，則n（甲烷）=2mol，而KOH為1L×2mol/L=2mol，二者物質(zhì)的量之比為1：1，故反應(yīng)生成碳酸氫鉀與水．

解答 解：（1）a．0～t₁時(shí)，逆反應(yīng)速率增大，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，則v_正＞v_逆，t₂時(shí)改變條件，逆反應(yīng)速率減小，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，t₂時(shí)，v_逆＞v_正，故a正確；
b．混合氣體總質(zhì)量不變，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，恒溫條件下，容器的容積不變，混合氣體的密度始終不變，故b錯(cuò)誤；
c．t₂時(shí)刻若向密閉容器中加C，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)前后氣體的體積不變，恒溫恒容下平衡時(shí)物質(zhì)的濃度與原平衡相同，反應(yīng)速率相同，故c正確；
d．平衡常數(shù)只受溫度影響，若是升高溫度使平衡逆向移動(dòng)，平衡時(shí)的反應(yīng)速率應(yīng)高于原平衡，而圖象為速率相等，故d錯(cuò)誤，
故選：ac；
（2）①υ （CO₂ ）=$\frac{\frac{0.1mol-0.02mol}{2L}}{70min}$=0.00057mol/（L．min），故答案為：0.00057；
②在100min時(shí)，保持其它條件不變，再向容器中充入0.050mo1CO₂和0.20molNH₃，與起始投入的二氧化碳與氨氣的物質(zhì)的量之比均為1：4，等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：增大；
③平衡時(shí)二氧化碳為0.02mol，則：
          CO₂（g）+2NH₃（g）?CO（NH₂）₂（1）+H₂O（g）
開始（mol）：0.1     0.4                      0
轉(zhuǎn)化（mol）：0.08    0.16                     0.08
平衡（mol）：0.02    0.24                     0.08
平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{\frac{0.08}{2}}{\frac{0.02}{2}×（\frac{0.24}{2}）^{2}}$=277.8，
故答案為：277.8；
④電解尿素〔CO（NH₂）₂〕的堿性溶液制取氫氣，由圖可知，陽極上是尿素失去電子，堿性條件下生成氮?dú)�、碳酸根離子，還有水生成，陽極電極反應(yīng)式為：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，
故答案為：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
（3）V（甲烷）=44.8L，則n（甲烷）=2mol，而KOH為1L×2mol/L=2mol，二者物質(zhì)的量之比為1：1，故反應(yīng)生成碳酸氫鉀與水，電池總反應(yīng)方程式為：CH₄+2O₂+KOH=KHCO₃+2H₂O，
故答案為：CH₄+2O₂+KOH=KHCO₃+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、反應(yīng)速率計(jì)算、平衡常數(shù)、電化學(xué)等，（1）為易錯(cuò)點(diǎn)，學(xué)生容易忽略平衡時(shí)的速率相等，難度中等．