Question

1．在容積為1.00L的容器中，通入一定量的N₂O₄，發生反應N₂O₄（g）═2NO₂（g），隨溫度的升高，混合氣體的平均相對分子質量減小．
回答下列問題：
（1）反應的△H小于0（填“大于”或“小于”）；100℃時，體系中各物質濃度隨時間變化如圖所示．在0～60s時段，反應速率v（NO₂）為0.002 mol•L^-1•s^-1．
（2）100℃時達平衡后，改變反應溫度為T，c（NO₂）以0.0020mol•L^-1•s^-1的平均速率降低，經10s又達到平衡．則T小于 100℃（填“大于”或“小于”），計算溫度T時反應的平衡常數K=0.2．
（3）有一甲醇燃料電池，采用NaOH作電解質溶液，寫出該電池負極反應式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，陰極現象為有無色氣體和白色沉淀生成．
（4）已知25℃時，Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，此溫度下若在實驗室中配制5mol/L100mLFeCl₃溶液，為使配制過程中不出現渾濁現象，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；在0～60s時段，△c（NO₂）=（0.120-0）mol/L=0.120mol/L，在0～60s時段，反應速率v（NO₂）=$\frac{△c}{△t}$；
（2）降低溫度化學反應速率減慢；
這10s內△c（NO₂）=0.0020mol/（L．s）×10s=0.02mol/L，
則再次達到平衡狀態時c（NO₂）=（0.120-0.02）mol/L=0.1mol/L，
這10s內△c（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△c（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.02mol/L=0.01mol/L，
平衡時c（N₂O₄）=0.040mol/L+0.01mol/L=0.05mol/L，
化學平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
（3）甲醇燃料堿性電池中，負極上甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水；用石墨作電極電解氯化鎂溶液時，陽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生成氫氧化鎂沉淀；
（4）要使溶液不產生沉淀，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，根據氫離子物質的量相等計算鹽酸體積．

解答 解：（1）升高溫度平衡向吸熱方向移動，隨溫度的升高，混合氣體的平均相對分子質量減小，說明平衡正向移動，則焓變小于0；在0～60s時段，△c（NO₂）=（0.120-0）mol/L=0.120mol/L，在0～60s時段，反應速率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速率降低，應該是降低溫度，即T小于100℃；
這10s內△c（NO₂）=0.0020mol/（L．s）×10s=0.02mol/L，
則再次達到平衡狀態時c（NO₂）=（0.120-0.02）mol/L=0.1mol/L，
這10s內△c（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△c（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.02mol/L=0.01mol/L，
平衡時c（N₂O₄）=0.040mol/L+0.01mol/L=0.05mol/L，
化學平衡常數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，負極上甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，負極反應式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；用石墨作電極電解氯化鎂溶液時，陽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生成氫氧化鎂沉淀，所以看到的現象是有無色氣體生成且有白色沉淀生成，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；有無色氣體和白色沉淀生成；
（4）要使溶液不產生沉淀，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．

點評 本題考查化學平衡計算、原電池和電解池原理、鹽類水解等知識點，側重考查學生分析計算及知識靈活運用能力，難點是電極反應式的書寫及（4）題計算，注意電解反應式的書寫要結合電解質溶液酸堿性書寫，題目難度中等．