Question

14．物質的化學變化乍看起來，好像十分復雜，難以把握，而實際上是有規(guī)律可循的．認識化學原理并將化學原理應用于實際正是化學的魅力所在．
I．在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應：
2X（g）?Y（g），溫度T₁、T₂下X的物質的量濃度c（x）隨時間t變化的曲線如圖1所示：
 ①該反應的化學平衡常數(shù)表達式為：$\frac{c（Y）}{{c}^{2}（X）}$

②M點的正反應速率v正＞（填“＞”、“=”或“＜”）N點的逆反應速率v逆；T₂下，在0～t₁時間內(nèi)，v（Y）=^{$\frac{2（a-b）}{{t}_{1}}$mol•L-1•min-1} ；該反應進行到M點放出的熱量＜（填“＞”、“=”或“＜”）進行到W點放出的熱量．
③M點時再加入一定量的X，平衡后X的轉化率增大（填“增大”、“減小”或“不變”）

II．0.1mol/LNaHCO₃溶液與0.1mol/L NaOH溶液等體積混合，所得溶液中離子濃度由大到小的順序為：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
III．圖2是某種燃料電池原理示意圖．
（1）該燃料電池工作過程中，其正極反應式為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O
（2）若用此燃料電池作為電源向鐵制品上鍍上一層銅，則鐵制品要連接在燃料電池的a極（圖3）（填“a”或“b”）上．若用此燃料電池電解精煉銀，應使粗銀作電解池的陽極，使用AgNO₃和HNO₃的混合溶液作電解液，若陰極有少量紅棕色氣體生成，則生成該氣體的電極反應式為：2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 Ⅰ．由圖可知，溫度為T₁先到達平衡，所以T₁＞T₂，溫度越高，平衡時X的物質的量濃度越大，說明升高溫度平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，
①平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$；
②溫度高，反應速率快；結合v=$\frac{△c}{△t}$計算；該反應為放熱反應，M點轉化率�。�
③M點時再加入一定量X，平衡正向移動；
II．0.1mol/LNaHCO₃溶液與0.1mol/L NaOH溶液等體積混合發(fā)生反應為：NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，得到溶液為碳酸鈉溶液，碳酸根離子分步水解溶液顯堿性；
III．（1）該裝置為氫氧燃料酸性電池，燃料電池中，通入燃料的電極為負極，通入氧化劑的電極為正極，原電池放電時，電解質溶液中陽離子向正極移動，正極上氧氣得電子和氫離子反應生成水；
（2）電鍍時，鍍層作陽極，鍍件作陰極；電解精煉時，粗銀作陽極，純銀作陰極，若陰極有少量紅棕色氣體生成，說明陰極上硝酸根離子得電子生成二氧化氮．

解答 解：Ⅰ．由圖可知，溫度為T₁先到達平衡，所以T₁＞T₂，溫度越高，平衡時X的物質的量濃度越大，說明升高溫度平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，
①2X（g）?Y（g），平衡常數(shù)K=$\frac{c（Y）}{{c}^{2}（X）}$，故答案為：$\frac{c（Y）}{{c}^{2}（X）}$；
②溫度高，反應速率快，則M點的正反應速率＞N點的逆反應速率，T₂下，在0～t₁時間內(nèi)，v（X）=$\frac{a-b}{{t}_{1}}$mol•L^-1•min^-1，由速率之比等于化學計量數(shù)之比可知v（Y）=$\frac{2（a-b）}{{t}_{1}}$mol•L^-1•min^-1，由于正向是放熱反應，低溫利用平衡正向移動，則進行到M點X的轉化率較低，所以反應進行到M點放出的熱量少，該反應進行到M點放出的熱量＜進行到W點放出的熱量，
故答案為：＞；$\frac{2（a-b）}{{t}_{1}}$mol•L^-1•min^-1；＜；
③M點時再加入一定量X，平衡正向移動，該反應中反應物、生成物均只有一種，則平衡后X的轉化率增大，
故答案為：增大；
II．0.1mol/LNaHCO₃溶液與0.1mol/L NaOH溶液等體積混合發(fā)生反應為：NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，得到溶液為碳酸鈉溶液，碳酸根離子分步水解溶液顯堿性，溶液中離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
III．（1）該裝置為氫氧燃料酸性電池，燃料電池中，通入燃料的電極為負極，通入氧化劑的電極為正極，原電池放電時，電解質溶液中氫離子向正極b移動，正極上氧氣得電子和氫離子反應生成水，電極反應式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，
故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（2）電鍍時，鍍層作陽極，鍍件作陰極，所以鐵上鍍銅時，鐵作陰極，連接原電池的負極a；電解精煉時，粗銀作陽極，純銀作陰極，所以粗銀作陽極，若陰極有少量紅棕色氣體生成，說明陰極上硝酸根離子得電子生成二氧化氮，電極反應式為：2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O，
故答案為：a；陽；2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O．

點評 本題考查了化學平衡的計算、圖象理解應用、電解質溶液中離子濃度大小比較、鹽類水解原理、原電池和電解池原理、物質的量的計算、電極反應式的書寫，根據(jù)串聯(lián)電路中轉移電子相等計算空氣的體積，注意書寫電極反應式時要結合電解質溶液的酸堿性，把握溫度的比較、平衡移動及速率計算為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，注意圖象的應用，題目難度中等．