Question

17．防止污染、改善水質的主要措施是對廢氣、廢水進行處理．
I．已知汽車尾氣處理的反應之一為：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H＜0．
將0.20mol NO和0.10mol CO充入一個容積恒定為1L的密閉容器中上述反應，反應過程中部分物質的濃度變化如圖1所示．

（1）該反應第一次達平衡時的平衡常數為0.347L•mol^-1 ．
（2）第12min時改變的條件是升溫（填“升溫”、“降溫”），判斷的依據是因反應速率加快且反應逆向移動，
對放熱反應而言，改變條件為升溫．
（3）在第24min時，若保持溫度不變，再向容器中充入CO和N₂各0.060mol，平衡將逆向移動（填“正向”、“逆向”或“不”）．
Ⅱ．含有乙酸鈉和對氯苯酚（）的酸性廢水；可利用微生物電池法除去，其原理如圖2所示．
（4）A是電池的負極（填“正”或“負”）．
（5）酸性條件下，B極的電極反應式為Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-．
（6）設電極兩邊溶液分別為1L，反應一段時間后，B極區溶液的pH從4變到1，此過程中處理的乙酸鈉的質量為2.05g．（保留三位有效數）（O-16  Na-23  C-12  H-1）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）依據圖象讀出平衡濃度，結合平衡常數概念計算平衡常數；
（2）12min后反應物濃度增大，生成物濃度減小，說明平衡逆向進行；
（3）根據濃度商和平衡常數比較判斷反應進行的方向；
Ⅱ．（4）根據原電池中陽離子的移動方向確定正負極；
（5）B為負極，發生氧化反應；
（6）由電極反應式結合電子得失守恒來計算．

解答 解Ⅰ．（1）：依據圖象分析，第一次達到平衡時時平衡狀態下物質的濃度為c（NO）=0.16mol/L，c（CO）=0.06mol/L，c（N₂）=0.02mol/L，c（CO₂）=0.04mol/L，反應的平衡常數K=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0.02×0.04×0.04}{0.16×0.16×0.06×0.06}$=0.347L•mol^-1；
故答案為：0.347L•mol^-1；
（2）12min后反應物濃度增大，生成物濃度減小，說明平衡逆向進行，反應是放熱反應，升溫改變符合圖象變化；
故答案為：升溫；因反應速率加快且反應逆向移動，對放熱反應而言，改變條件為升溫；
（3）24min時，各物質的濃度為c（NO）=0.18mol/L，c（CO）=0.08mol/L，c（N₂）=0.01mol/L，c（CO₂）=0.02mol/L，反應的平衡常數K=$\frac{0.01×0.0{2}^{2}}{0.1{8}^{2}×0.0{8}^{2}}$=0.019，
若保持溫度不變，此時再向容器中充入CO、N₂各0.060mol，c（NO）=0.18mol/L，c（CO）=0.14mol/L，c（N₂）=0.07mol/L，c（CO₂）=0.02mol/L，濃度商計算Qc=$\frac{0.07×0.0{2}^{2}}{0.1{8}^{2}×0.1{4}^{2}}$=0.044＞K，平衡逆向進行，
故答案為：逆向；
Ⅱ（4）原電池中氫離子的移動方向是從負極流向正極，所以B是電池的正極，A位電池的負極，
故答案為：負；
（5）A為負極，發生氧化反應，電極方程式為CH₃COO^--8e^-+2H₂O=2CO₂+7H⁺，B為正極，正極上發生得電子的還原反應：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-，
故答案為：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-；
（6）由圖2可知，B極即正極反應為：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-，B極區溶液體積為1L，pH從4變到1，故△n（H⁺）=0.1mol，則知B極得0.2mol電子，
根據正負極得失電子數相等可知，負極失去的電子數也為0.2mol，根據負極反應：CH₃COO^--8e^-+2H₂O=2CO₂+7H⁺，可知，處理掉的乙酸鈉的物質的量為$\frac{0.2}{8}$mol，故質量為：$\frac{0.2}{8}$×82g/mol=2.05g．
故答案為：2.05g．

點評 本題為綜合題，考查了化學平衡常數的計算及應用、影響化學平衡移動的因素、原電池工作原理，題目難度中等，注意原電池的計算依據正極得到電子數目等于負極失去電子數目．