Question

(17分)運用化學反應原理研究碳的化合物具有重要意義。
（1）常溫下可用于檢測CO，反應原理為：。向2L密閉容器中加入足量，并通人1molCO，CO₂的體積分數隨時間的變化如下圖所示。

①0～0.5min內的平均反應速率_____________。
②保持溫度和體積不變，若開始加入CO(g)的物質的量是原來的2倍，則下列說法正確的是____________(填代號)。
a．生成I₂的質量為原來的2倍
b．混合氣體的平均摩爾質量不變
c．達到平衡的時間為原來的2倍
d．混合氣體的密度不變
③反應達a點時，欲增大容器中的體積分數，可采取的措施為____________。
（2）以為催化劑，可以將的混合氣體直接轉化為乙酸。
①若該反應的原子利用率為100％，則______________。
②在25℃下，將pH=a的氫氧化鈉溶液與pH=b的醋酸溶液等體積混合，若兩溶液恰好完全反應，則________14(填“>”、“<”或“=”)；該溫度下醋酸的電離常數K=__________(用含a、b的式子表示)。
（3）利用反應可以處理汽車尾氣，若將該反應設計為原電池，用熔融Na₂O作電解質，其正極電極反應式為________________________________。

Answer 1

（1）①0.8mol/(L·min)   ②ab   ③降低溫度
（2）①2   ②＞   
（3）2NO₂+8e^-=N₂+4O^2-

解析試題分析：（1）①因為所給反應為氣體體積前后不變的反應，0.5min時CO₂的體積分數為0.80，即CO₂的物質的量為0.8mol，故CO的物質的量變化量也是0.8mol，0～0.5min內的平均反應速率=0.8mol/(L·min)。②保持溫度和體積不變，若開始加入CO(g)的物質的量是原來的2倍，則生成I₂的質量為原來的2倍，混合氣體的總質量是原來的2倍、總物質的量是原來的2倍故平均摩爾質量不變，密度是原來的2倍，濃度增大導致反應速率增大、達平衡的時間減少，故ab正確。③反應達a點時，欲增大容器中的體積分數，即使平衡向正反應方向移動，因該反應為放熱反應，故可降低溫度。
（2）①由題意CO_x+CH₄→CH₃COOH，若該反應的原子利用率為100％，則根據元素守恒，x=2；②pH=a的氫氧化鈉溶液與pH=b的醋酸溶液等體積混合，若兩溶液恰好完全反應，則說明c(CH₃COOH)=c(NaOH)=10^-(14-a)mol/L，醋酸pH=b，所以醋酸中氫離子濃度為10^-bmol/L，醋酸為弱酸，電離程度小于1，即10^-b/10^-(14-a)＜1，a+b＞14；該溫度下醋酸的電離常數K=；
（3）原電池正極發生還原反應，根據總反應可知NO₂得電子被還原，生成氮氣，故電極反應為：2NO₂+8e^-=N₂+4O^2-。
考點：考查化學反應速率、化學平衡、pH的計算、電極反應方程式的書寫等知識。