Question

1．在容積為1.00L的容器中，通入一定量的N₂O₄，發(fā)生反應(yīng)N₂O₄（g）═2NO₂（g），隨溫度的升高，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量減�。�
回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)的△H小于0（填“大于”或“小于”）；100℃時(shí)，體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如圖所示．在0～60s時(shí)段，反應(yīng)速率v（NO₂）為0.002 mol•L^-1•s^-1．
（2）100℃時(shí)達(dá)平衡后，改變反應(yīng)溫度為T，c（NO₂）以0.0020mol•L^-1•s^-1的平均速率降低，經(jīng)10s又達(dá)到平衡．則T小于 100℃（填“大于”或“小于”），計(jì)算溫度T時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.2．
（3）有一甲醇燃料電池，采用NaOH作電解質(zhì)溶液，寫出該電池負(fù)極反應(yīng)式CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；用該電池做電源，石墨為電極電解氯化鎂溶液，陰極現(xiàn)象為有無(wú)色氣體和白色沉淀生成．
（4）已知25℃時(shí)，Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，此溫度下若在實(shí)驗(yàn)室中配制5mol/L100mLFeCl₃溶液，為使配制過(guò)程中不出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，則至少需要加入2.5mL、2mol/L的鹽酸（總體積忽略加入鹽酸體積）．

Answer 1

分析 （1）升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)；在0～60s時(shí)段，△c（NO₂）=（0.120-0）mol/L=0.120mol/L，在0～60s時(shí)段，反應(yīng)速率v（NO₂）=$\frac{△c}{△t}$；
（2）降低溫度化學(xué)反應(yīng)速率減慢；
這10s內(nèi)△c（NO₂）=0.0020mol/（L．s）×10s=0.02mol/L，
則再次達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)c（NO₂）=（0.120-0.02）mol/L=0.1mol/L，
這10s內(nèi)△c（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△c（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.02mol/L=0.01mol/L，
平衡時(shí)c（N₂O₄）=0.040mol/L+0.01mol/L=0.05mol/L，
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
（3）甲醇燃料堿性電池中，負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水；用石墨作電極電解氯化鎂溶液時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，氫氧根離子和鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀；
（4）要使溶液不產(chǎn)生沉淀，則溶液中c（OH-）=$\root{3}{\frac{{K}_{sp}}{c（F{e}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{5}}$mol/L=2×10^-13mol/L，
溶液中c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2×1{0}^{-13}}$mol/L=0.05mol/L，根據(jù)氫離子物質(zhì)的量相等計(jì)算鹽酸體積．

解答 解：（1）升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，隨溫度的升高，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，說(shuō)明平衡正向移動(dòng)，則焓變小于0；在0～60s時(shí)段，△c（NO₂）=（0.120-0）mol/L=0.120mol/L，在0～60s時(shí)段，反應(yīng)速率v（NO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.120mol/L}{60s}$=0.002 mol/（L．s），
故答案為：小于；0.002；
（2）改變溫度二氧化氮反應(yīng)速率降低，應(yīng)該是降低溫度，即T小于100℃；
這10s內(nèi)△c（NO₂）=0.0020mol/（L．s）×10s=0.02mol/L，
則再次達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)c（NO₂）=（0.120-0.02）mol/L=0.1mol/L，
這10s內(nèi)△c（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△c（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.02mol/L=0.01mol/L，
平衡時(shí)c（N₂O₄）=0.040mol/L+0.01mol/L=0.05mol/L，
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0．{1}^{2}}{0.05}$=0.2，
故答案為：小于；0.2；
（3）甲醇燃料堿性電池中，負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；用石墨作電極電解氯化鎂溶液時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，氫氧根離子和鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，所以看到的現(xiàn)象是有無(wú)色氣體生成且有白色沉淀生成，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；有無(wú)色氣體和白色沉淀生成；
（4）要使溶液不產(chǎn)生沉淀，則溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{{K}_{sp}}{c（F{e}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{5}}$mol/L=2×10^-13mol/L，溶液中c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2×1{0}^{-13}}$mol/L=0.05mol/L，加入稀鹽酸體積=$\frac{0.05mol/L×0.1L}{2mol/L}$=2.5mL，
故答案為：2.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、原電池和電解池原理、鹽類水解等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算及知識(shí)靈活運(yùn)用能力，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫及（4）題計(jì)算，注意電解反應(yīng)式的書寫要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫，題目難度中等．