Question

二氧化碳是引起“溫室效應”的主要物質，節(jié)能減排，高效    利用能源，能夠減少二氧化碳的排放．
（1）在一定溫度下的2L固定容積的密閉容器中，通入2molCO₂和3mol H₂，發(fā)生的反應為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-akJ?mol^-1（a＞0），測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖1所示．
①能說明該反應已達平衡狀態(tài)的是

 

．
A．CO₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變
B．混合氣體的密度不隨時間的變化而變化
C．單位時間內每消耗1.2mol H₂，同時生成0.4molH₂O
D．反應中H₂O與CH₃OH的物質的量濃度之比為1：1，且保持不變
②下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大的是

 

  （選填編號）．
A．升高溫度
B．恒溫恒容下充入He（g）
C．將H₂O（g）從體系中分離
D．恒溫恒容再充入2mol CO₂和3mol H₂
③計算該溫度下此反應的平衡常數(shù)K=

 

．若改變條件

 

（填選項），可使K=1．
A．增大壓強   B．增大反應物濃度  C．降低溫度  D．升高溫度  E．加入催化劑
（2）①某人設想以如圖2所示裝置用電化學原理生產硫酸，寫出通入SO₂的電極的電極反應式：

 

．
②用上述電池做電源，用如圖3裝置電解飽和食鹽水（電極均為惰性電極），則 該電解反應的總反應的離子方程式為：

 

．假設溶液體積為300mL，當溶液的pH值變?yōu)?3時（在常溫下測定），理論上消耗二氧化硫的質量為

 

（忽略溶液體積變化）．
（3）某溫度下，SO₂的平衡轉化率（α）與體系總壓強（p）的關系如圖4所示．平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)K（A）

 

K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）常溫時，BaSO₄的K_sp=1.08×10^-10．現(xiàn)將等體積的BaCl₂溶液與2.0×10^-3 mol?L^-1的Na₂SO₄溶液混合．若要生成BaSO₄沉淀，BaCl₂溶液的最小濃度為

 

．
（5）如圖5下列關于2SO₂（g）+O₂（g）???2SO₃（g）反應的圖象中，可能正確的是

 

（填序號）．

Answer 1

考點：化學平衡狀態(tài)的判斷,原電池和電解池的工作原理,化學平衡的影響因素,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）①根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
②要使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，就是改變條件使平衡正向移動，由此分析解答；
③用三行式來求平衡時的各組分濃度，然后代入平衡常數(shù)表達式求解，要注意代入平衡常數(shù)表達式是平衡濃度，平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，溫度變平衡常數(shù)才變，到底如何變，還要看反應的熱效應；
（2）①原電池負極發(fā)生氧化反應，SO₂被氧化生成SO₄^2-；
 ②整個電路中轉移電子的數(shù)目相等，可以根據(jù)電子轉移的數(shù)目相同來列出已知物質和未知物質之間關系式，然后通過關系來求解；
（3）平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強變化；
（4）計算混合后硫酸根的濃度，根據(jù)K_sp（BaSO₄）=c（Ba²⁺）?c（SO₄^2-）計算硫酸根沉淀時溶液中c（Ba²⁺），原氯化鋇溶液為此時鋇離子濃度的2倍，注意溶液混合后各種物質的濃度降為原來的一半；
（5）升高溫度，加快反應速率到達平均的時間縮短，逆反應速率增大更多，平衡向逆反應方向移動，三氧化硫的含量降低；增大壓強，加快反應速率到達平均的時間縮短，正反應速率增大更多，平衡向正反應方向移動，三氧化硫的含量增大，據(jù)此結合圖象判斷．

解答： 解：（1）①A．CO₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變，說明正逆反應速率相等，達化學平衡狀態(tài)，故AA正確；
B．混合氣體的密度一直不變化，故B錯誤；
C．單位時間內每消耗1.2mol H₂，同時生成0.4molH₂O，都體現(xiàn)正向，未體現(xiàn)正與逆的關系，故C錯誤；
D．反應中H₂O與CH₃OH的物質的量濃度之比從反應開始到平衡都為1：1，且保持不變，故D錯誤；
故選：A；
②要使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，就是改變條件使平衡正向移動，
A．升高溫度，正反應是放熱反應，平衡逆向移動，故錯誤；
B．恒溫恒容下充入He（g），平衡不移動，故錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡正向移動，比值變大，故正確；
D．恒溫恒容再充入2mol CO₂和3mol H₂，相當于增大壓強，平衡正向移動，故正確；故選CD；
③CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
 初始（mol/L）   1        1.5       0       0
 變化（mol/L）  0.25      0.75     0.25     0.25
 平衡（mol/L）  0.75      0.75     0.25      0.25
   所以      K=

0.25×0.25

0.75×0.753

=0.20，
而平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，只有通過改變溫度，來改變平衡常數(shù)，正反應量放熱反應，降低溫度，K值變大，
故答案為：0.20；C；
（2）①原電池負極發(fā)生氧化反應，SO₂被氧化生成SO₄^2-，負極電極反應式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；  
②用惰性電極，電解飽和食鹽水總的電極反應式為2Cl^-+2H₂O

電解  .

 H₂↑+Cl₂↑+2 OH^-，pH值變?yōu)?3時，pOH=1，C（OH^-）=10^-1mol/L，n（OH^-）=10^-1mol/L×300mL×10^-3L/mL=0.03mol，由方程式CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，2Cl^-+2H₂O

電解  .

 H₂↑+Cl₂↑+2 OH^- 
可知  SO₂～2e^-～2OH^-
       64g        2mol
       m（SO₂）  0.03mol
則m（SO₂）=64g×0.03mol÷2mol=0.96g，
故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

 H₂↑+Cl₂↑+2 OH^-；0.96g；
（3）平衡常數(shù)只與溫度有關，與壓強無關，在溫度不變的條件下，無論壓強怎樣變化，平衡常數(shù)都不變，
故答案為：=；
（4）等體積混合后，c（SO₄^2-）=

1

2

×2.0×10^-3mol/L=1.0×10^-3mol/L，故BaSO₄沉淀所需Ba²⁺離子的最小濃度為c（Ba²⁺）=

1.08×10-10

10-3

mol/L=1.08×10^-7mol/L，故原BaCl₂溶液的濃度為2×1.08×10^-7mol/L=2.16×10^-7mol/L，故答案為：2.16×10^-7mol/L；  
（5）A．升高溫度，逆反應速率增大更多，平衡向逆反應方向移動，圖象與實際符合，故A正確；
B．升高溫度，平衡向逆反應方向移動，三氧化硫的含量降低，圖象與實際符合，故B正確；
C．升高溫度，加快反應速率到達平均的時間縮短，逆反應速率增大更多，平衡向逆反應方向移動，三氧化硫的含量降低，圖象與實際不符，故C錯誤；
D．增大壓強，加快反應速率到達平均的時間縮短，正反應速率增大更多，平衡向正反應方向移動，三氧化硫的含量增大，圖象與實際符合，故D正確；
故答案為：ABD．

點評：本題考查了化學平衡的有關知識，電極反應式的書寫，以及溶解平衡的應用，綜合性強，但難度不大．