Question

【題目】CO、CO2是化石燃料燃燒的主要產物。

（1）將含0.02 molCO2和0.01molCO的混合氣體通入有足量Na2O2固體的密閉容器中，同時不斷地用電火花點燃，充分反應后，固體質量增加_________g。

（2）已知1500℃時，在密閉容器中發(fā)生反應：CO2(g)CO(g)+O(g)。反應過程中O(g)的物質的量濃度隨時間的變化如圖1 所示，則0~2 min 內，CO2的平均反應速率 υ(CO2)=_________。

（3）在某密閉容器中發(fā)生反應：2CO2(g)2CO(g)+O2(g)，1molCO2在不同溫度下的平衡分解量如圖2 所示。

①恒溫恒容條件下，能表示該可逆反應達到平衡狀態(tài)的有_________ (填字母)。

A．CO 的體積分數保持不變

B．容器內混合氣體的密度保持不變

C．容器內混合氣體的平均摩爾質量保持不變

D．單位時間內，消耗CO 的濃度等于生成CO2的濃度

②分析圖2，若1500℃時反應達到平衡狀態(tài)，且容器體積為1L，則此時反應的平衡常數K=_________(計算結果保留1 位小數)。

③向恒容密閉容器中充入2molCO2(g)，發(fā)生反應：2CO2(g)2CO(g) +O2(g)，測得溫度為T℃時，容器內O2的物質的量濃度隨時間的變化如曲線II 所示。圖中曲線I 是相對于曲線II僅改變一種反應條件后c(O2)隨時間的變化，則改變的條件是________；a、 b兩點用CO濃度變化表示的凈反應速率關系為υa(CO)_________(填“>”“<”或“=”) υb( CO)。

（4）科學家還研究了其它轉化溫室氣體的方法，利用下圖所示裝置可以將CO2轉化為氣體燃料CO。該裝置工作時，N電極的電極反應式為___________________________，若導線中通過電子為a mol，則M極電解質溶液中H＋改變量為________mol。

Answer 1

【答案】 0.84g 3×10-7mol·L-1·min-1 AC 3.2×10-8mol·L-1 升溫 < CO2+2e-+2H+=CO+H2O 0

【解析】（1）Na2O2與CO2反應：2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2，電火花不斷引燃，發(fā)生反應：2CO+O22CO2，整個過程相當于CO+Na2O2=Na2CO3，由于加入足量的Na2O2固體，則反應后的氣體只能為O2；

（2）根據化學反應速率的定義和化學反應速率之比等于對應的化學計量數之比求解

（3）①根據化學平衡狀態(tài)的特點判斷是否達到平衡狀態(tài)；

②根據圖示數據，利用化學平衡計算的“三段式”和化學平衡常數的定義進行計算；

③根據化學平衡圖像特點：“先拐先平”和影響化學平衡移動的因素進行判斷；

（4）根據該裝置中，電子流向知，M是負極，N是正極，正極得電子發(fā)生還原反應。

（1）根據分析，Na2O2固體增加的質量相當于是CO的質量，根據碳元素守恒，所以n（CO）=0.03mol，m（CO）=0.03mol×28g/mol=0.84g，正確答案：0.84g；

（2）根據圖像①2min內O的濃度增大0.6×10-6mol/L，則二氧化碳減小0.6×10-6mol/L，則v（CO2）=△c/t=0.6×10-6mol·L-1/2min=3×10-7mol·L-1·min-1，正確答案：3×10-7mol·L-1·min-1；

（3）①對應可逆反應2CO2(g)2CO(g)+O2(g)，在恒溫恒容條件下隨著反應的進行，CO逐漸增多，當CO的量不變，即CO 的體積分數保持不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，A選項可以正確；根據質量守恒定律，反應前后都是氣體，質量不變，容器的體積不變，氣體密度不變，反應是否平衡不確定，所以B選項不正確；反應前后氣體的質量不變，但反應前后氣體的物質的量在變化，所以氣體的平均摩爾質量在改變，當容器內混合氣體的平均摩爾質量保持不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，C選項正確；根據反應方程式和質量守恒定律，單位時間內，消耗CO 的濃度一定等于生成CO2的濃度，D選項不能夠說明反應達平衡狀態(tài)，D選項錯誤，正確選項AC；

②設生成的氧氣為xmol，
2CO2（g）2CO（g）+O2（g）
起始量（mol）： 1 0 0
轉化量（mol）： 2x 2x x
平衡量（mol）： 1-2x 2x x，
平衡時，氧氣的體積分數為0.2，則X/（1+X）=0.2%，則x=0.002，則c（CO2）=0.996mol/L，c（CO）=0.004mol/L，c（O2）=0.002mol/L，
則K=［C（O2）×C2（CO）］/C2（CO2）≈3.2×10-8molL-1；正確答案為：3.2×10-8molL-1；

③根據題干中圖像：升高溫度，CO2的體積分數減小，說明2CO2(g)2CO(g) +O2(g)平衡正向移動，正反應是一個吸熱反應，b先達到平衡狀態(tài)，且O2的濃度增大，說明平衡正向移動，所以改變的條件是升高溫度；a點與b點相比，b點溫度高，反應速率大，所以υa(CO) <υb( CO)；正確答案：升高溫度；<；

（4）該裝置中，根據電子流向知，M是負極，發(fā)生的電極反應是：2H2O-4e-=4H++O2↑，N是正極，正極得電子發(fā)生還原反應，反應式為CO2+2e-+2H+=CO+H2O，根據得失電子守恒，當轉移4mol電子，M電極產生4mol氫離子，N電極消耗4mol氫離子，所以氫離子通過質子交換膜由M極到N極，M極電解質溶液中H＋改變量為0mol正確答案：CO2+2e-+2H+=CO+H2O；0。