Question

7．保護(hù)生態(tài)環(huán)境、治理環(huán)境污染是當(dāng)前全世界最熱門的課題．
（1）利用I₂O₅消除CO污染的反應(yīng)為：5CO（g）+I₂O₅ （s）?5CO₂（g）+I₂（s）；不同溫度下，向裝有足量I₂O₅固體的2L恒容密閉容器中通入2molCO，測得CO₂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)φ（CO₂）隨時(shí)間變化曲線如圖1．

①T₂溫度下，0.5min內(nèi)CO₂的平均速率為0.8mol/（L•min），T₁時(shí)化學(xué)平衡常效K=1024．
②d點(diǎn)時(shí)，向容器中再充人3molCO，再次平衡后，CO₂的百分含量不變（填“增大”、“減小”或“不變”）
（2）用活性炭還原法可以處理氮氧化物，某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應(yīng)c （s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂（g）△H，在T₁℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測得各物質(zhì)的量濃度如表：

時(shí)間（Min） 濃度（mol•L-1）	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①30min后，只改變某一條件，根據(jù)上表的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是B（填字母代號(hào)）．
A．加入一定量的活性炭         B．適當(dāng)縮小容器的體積       C．降低溫度
②若50min后降低溫度至T₂℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為1：l：l，則達(dá)到新平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率升高（填“升高”或“降低”），△H＜0（填“＞”或“＜”）
（3）工業(yè)上處理含氮廢水采用如圖2電解法將NO₃^-轉(zhuǎn)化為N₂，25℃時(shí)，除去2L廢水中的124mg NO₃^-后，廢水的pH=11．（溶液體積變化忽略不計(jì)）

Answer 1

分析 （1）①不同溫度下，向裝有足量I₂O₅固體的2L恒容密閉容器中通入2molCO，發(fā)生反應(yīng)：5CO（g）+I₂O₅ （s）?5CO₂（g）+I₂（s），T₂溫度下，0.5min內(nèi)CO₂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變?yōu)?.40，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平均速率公式$\overline{r}（C{O}_{2}）=\frac{△n}{V△t}$計(jì)算，T₁時(shí)，根據(jù)圖象，代入氣體組分的平衡會(huì)濃度計(jì)算化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)；
②反應(yīng)5CO（g）+I₂O₅ （s）?5CO₂（g）+I₂（s）是氣體數(shù)守恒的反應(yīng)，壓強(qiáng)變化不對(duì)化學(xué)平衡產(chǎn)生影響，d點(diǎn)時(shí)，向容器中再充人3molCO，相當(dāng)于對(duì)反應(yīng)加壓，構(gòu)成等效平衡；
（2）①發(fā)生反應(yīng)C（s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂（g），反應(yīng)在30min時(shí)已經(jīng)達(dá)到平衡，改變條件，NO，N₂，CO₂再次達(dá)到平衡時(shí)的濃度均增加，反應(yīng)是一個(gè)氣體數(shù)守恒的反應(yīng)，據(jù)此判斷分析；
②若50min后降低溫度至T₂℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為1：l：l，升高溫度前，平衡時(shí)NO、N₂、CO₂的濃度之比為4：3：3，表明降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，據(jù)此判斷；
（3）工業(yè)上處理含氮廢水采用如圖2電解法將NO₃^-轉(zhuǎn)化為N₂，根據(jù)電極反應(yīng)式和電子得失守恒，據(jù)此計(jì)算．

解答 解：（1）①不同溫度下，向裝有足量I₂O₅固體的2L恒容密閉容器中通入2molCO，發(fā)生反應(yīng)：5CO（g）+I₂O₅ （s）?5CO₂（g）+I₂（s），T₂溫度下，0.5min內(nèi)CO₂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變?yōu)?.40，根據(jù)物料守恒，n（CO）+n（CO₂）=2mol，物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)$φ（C{O}_{2}）=\frac{n（C{O}_{2}）}{n（CO）+n（C{O}_{2}）}$，則平衡時(shí)，n（CO₂）=2mol×0.40=0.8mol，反應(yīng)經(jīng)歷的時(shí)間為△t=0.5min，CO₂的物質(zhì)的量改變量為△n=0.8mol，則0.5min內(nèi)CO₂的平均速率為$\overline{r}（C{O}_{2}）=\frac{△n}{V△t}$=$\frac{0.8mol}{2L×0.5min}$=0.8mol/（L•min），
T₁時(shí)，達(dá)到平衡時(shí)，φ（CO₂）=0.80，則此時(shí)n（CO₂）=2mol×0.80=1.6mol，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系，平衡時(shí)，c（CO₂）=$\frac{1.6mol}{2L}=0.8mol/L$，c（CO）=$\frac{2mol-1.6mol}{2L}$=0.2mol/L，該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)為K=$\frac{{c}^{5}（C{O}_{2}）}{{c}^{5}（CO）}$=$\frac{（0.8mol/L）^{5}}{（0.2mol/L）^{5}}$=1024，
故答案為：0.8mol/（L•min）；1024；
②反應(yīng)5CO（g）+I₂O₅ （s）?5CO₂（g）+I₂（s）是氣體數(shù)守恒的反應(yīng)，壓強(qiáng)變化不對(duì)化學(xué)平衡產(chǎn)生影響，d點(diǎn)時(shí)，向容器中再充人3molCO，相當(dāng)于對(duì)反應(yīng)加壓，構(gòu)成等效平衡，平衡狀態(tài)不發(fā)生改變，則CO₂的百分含量不變，
故答案為：不變；
（2）①發(fā)生反應(yīng)C（s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂（g），反應(yīng)在30min時(shí)已經(jīng)達(dá)到平衡，改變條件，NO，N₂，CO₂再次達(dá)到平衡時(shí)的濃度均增加，反應(yīng)是一個(gè)氣體數(shù)守恒的反應(yīng)，改變條件前，NO、N₂、CO₂的濃度比為4：3：3，改變條件后再次達(dá)到平衡時(shí)，NO、N₂、CO₂的濃度比仍為4：3：3，可知改變條件，并未改變化學(xué)平衡，則只有B項(xiàng)符合，
故答案為：B；
②若50min后降低溫度至T₂℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為1：l：l，升高溫度前，平衡時(shí)NO、N₂、CO₂的濃度之比為4：3：3，表明降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則達(dá)到新平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率升高，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則△H＜0，
故答案為：升高；＜；
（3）工業(yè)上處理含氮廢水采用如圖2電解法將NO₃^-轉(zhuǎn)化為N₂，反應(yīng)過程中，H⁺通過質(zhì)子交換膜參與反應(yīng)，則該電極的電極反應(yīng)式為：2NO₃^-+10e^-+12H⁺═N₂↑+6H₂O，25℃時(shí)，除去2L廢水中的124mg NO₃^-，即除去NO₃^-的物質(zhì)的量為n（NO₃^-）=$\frac{124×1{0}^{-3}g}{62g/mol}$=0.002mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為n（e^-）=0.002mol×5=0.01mol，陽極的電極反應(yīng)為：2H₂O-4e^-═4H⁺+O₂↑，根據(jù)電子得失守恒，陽極也應(yīng)轉(zhuǎn)移0.01mole^-，則陽極產(chǎn)生n（H⁺）=0.01mol，陰極反應(yīng)消耗H⁺的物質(zhì)的量為0.002mol×6=0.012mol，可見需要H₂O多電離出H⁺用于反應(yīng)，則溶液中多出c（OH-）=$\frac{0.012mol-0.01mol}{2L}$=0.001mol/L，此時(shí)溶液的pH=14-pOH=14+lg0.001=11，
故答案為：11．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)原理部分知識(shí)，包含化學(xué)速率的計(jì)算，化學(xué)平衡的移動(dòng)，等效平衡的原理，電化學(xué)原理，根據(jù)電子得失守恒計(jì)算，題目難度中等，（3）是易錯(cuò)點(diǎn)，注意H⁺的量不夠，破壞水的電離平衡消耗H⁺，剩余OH^-使溶液顯堿性．