Question

【題目】為了緩解溫空效應，科學家提出了多種回收和利用的方案。

方案1：利用FeO吸收獲得

則______。

方案2：利用制備

時，向2L恒容密閉容器中充入和發生反應：，混合氣體中的濃度與反應時間的關系如圖1所示。

①從反應開始到恰好達到平衡時，的平均反應速率______。

②時，反應的平衡常數______。

③保持溫度不變，向平衡后的容器中再充入和，重新達到平衡時的濃度______填序號。

A.等于 等于 大于

時，如果該容器中有、、、。則______填“”“”或““。

已知：時，該反應的平衡常數則______填“”“”或“”。

方案3：利用“”電池將變廢為寶。我國科研人員研制出的可充電“”電池以鈉箔和多壁碳納米管為電極材料，總反應為放電時該電池“吸入”，其工作原理如圖2所示：假設開始時兩極的質量相等

①放電時，正極的電極反應式為______。

②若生成的和C全部沉積在電極表面，當轉移時，兩極的質量差為______g。

室溫下，物質的量濃度均為的幾種含碳鹽溶液的pH如下表：

序號	①	②	③
溶液		NaX
pH

寫出溶液②中通入少量的離子方程式：______；等體積的①和③形成的混合溶液中離子濃度由大到小排列為：______

Answer 1

【答案】 25 D

【解析】

（1）

將方程式(①+②)÷2得進行相應的改變；

（2）①從反應開始到恰好達到平衡時，CH4的平均反應速率v(CH4)=0.80mol/L÷10min=0.08mol/(L．min)，

相同時間內各物質的平均反應速率之比等于其計量數，據此計算氫氣反應速率；

②可逆反應 CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

開始(mol/L) 1 4 0 0

反應(mol/L) 0.8 0 3.20 0.80 1.60

平衡(mol/L) 0.20 0.80 0.80 1.60

300C時，反應的平衡常數K=c(CH4)×c2(H2O)÷(c(CO2)×c4(H2))；

③保持溫度不變，向平衡后的容器中再充入2mol CO2和8mol H2，相當于增大壓強，平衡正向移動，導致甲烷濃度大于原來2倍；

（3）300C時，如果該容器中有1.6mol CO2、2.0mol H2、5.6mol CH4、4.0mol H2O (g)，此時c(CO2)＝0.8mol/L、c(H2)＝1.0mol/L、c(CH4)＝2.8mol/L、c(H2O)＝2.0mol/L，濃度商= c(CH4)×c2(H2O)÷(c(CO2)×c4(H2))=2.8×2.02÷(0.8×1．04)=14<25，根據濃度商與化學平衡常數相對大小判斷平衡移動方向，從而確定正逆反應速率相對大小；

（4）200C時，該反應的平衡常數K＝，300C時該反應化學平衡常數K為25L2mol2，升高溫度平衡向吸熱方向移動，升高溫度該反應平衡常數減小，說明平衡逆向移動；

（5）①根據電池反應式知，放電時，Na作負極、碳納米管為正極，正極上二氧化碳得電子和鈉離子反應生成碳酸鈉和C；

②若生成的Na2CO3和C全部沉積在電極表面，負極上鈉失電子生成鈉離子進入電解質，負極反應式為Nae＝Na+，當轉移0.2mole時，負極質量減少量=0.2mol1×23g/mol=4.6g，正極增加的質量為碳酸鈉和C的質量，正極增加質量=0.2mol÷4×2×106g/mol+0.2mol÷4×1×12g/mol=10.6g+0.6g＝11.2g；

（6）①相同濃度弱酸的鈉鹽溶液，弱酸根離子水解程度越大該溶液的pH越大，相對應的酸的酸性越弱，強酸能和弱酸鹽反應生成弱酸，根據溶液pH知，水解程度CO32>X>HCO3-，則酸性HCO3-<HX<H2CO3，溶液②中通入少量CO2，碳酸和X反應生成HX和HCO3-；

水解程度CO32>X>HCO3-，二者水解都生成OH導致溶液呈堿性，但是其水解程度都較小。

（1）

將方程式(①+②)÷2得12×(76.0+113.4)kJ/mol＝+18.7kJ/mol，

故答案為：+18.7kJ/mol；

（2）①從反應開始到恰好達到平衡時，CH4的平均反應速率v(CH4)=0.80mol/L10min=0.08mol/(L．min)，

相同時間內各物質的平均反應速率之比等于其計量數，則氫氣反應速率＝4v(CH4)＝4×0.08mol/(L．min)＝，

故答案為：；

②可逆反應 CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

開始(mol/L) 1 4 0 0

反應(mol/L) 0.80 3.20 0.80 1.60

平衡(mol/L) 0.20 0.80 0.80 1.60

300C時，反應的平衡常數K=c(CH4)×c2(H2O)÷(c(CO2)×c4(H2))=0.80×1.602÷(0.20×0.804)=25，

故答案為：25；

③保持溫度不變，向平衡后的容器中再充入2mol CO2和8mol H2，相當于增大壓強，平衡正向移動，導致甲烷濃度大于原來2倍，即甲烷濃度大于1.6mol/L，

故選D；

（3）300C時，如果該容器中有1.6mol CO2、2.0mol H2、5.6mol CH4、4.0mol H2O (g)，此時c(CO2)＝0.8mol/L、c(H2)＝1.0mol/L、c(CH4)＝2.8mol/L、c(H2O)＝2.0mol/L，濃度商= c(CH4)×c2(H2O)÷(c(CO2)×c4(H2))=2.8×2.02÷(0.8×1．04)=14<25，平衡正向移動，則正反應速率大于逆反應速率，

故答案為：>；

（4）200C時，該反應的平衡常數K＝，300C時該反應化學平衡常數K為25 L2mol2，升高溫度平衡向吸熱方向移動，升高溫度該反應平衡常數減小，說明平衡逆向移動，則正反應是放熱反應，反應熱小于0，

故答案為：<；

（5）①根據電池反應式知，放電時，Na作負極、碳納米管為正極，正極上二氧化碳得電子和鈉離子反應生成碳酸鈉和C，電極反應式為，

故答案為：；

②若生成的Na2CO3和C全部沉積在電極表面，負極上鈉失電子生成鈉離子進入電解質，負極反應式為Nae＝Na+，當轉移0.2mole時，負極質量減少量=0.2mol×23g/mol=4.6g，正極增加的質量為碳酸鈉和C的質量，正極增加質量=0.2mol÷4×2×106g/mol+0.2mol÷4×1×12g/mol=10.6g+0.6g＝11.2g，則正負極質量差＝11.2g+4.6g＝15.8g，

故答案為：15.8；

（6）相同濃度弱酸的鈉鹽溶液，弱酸根離子水解程度越大該溶液的pH越大，相對應的酸的酸性越弱，強酸能和弱酸鹽反應生成弱酸，根據溶液pH知，水解程度CO32>X>HCO3-，則酸性HCO3-<HX<H2CO3，溶液②中通入少量CO2，碳酸和X反應生成HX和HCO3-，離子方程式為；

等體積的①和③形成的混合溶液中離子濃度由大到小排列為

故答案為：；

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