Question

15．CO、CO₂是化石燃料燃燒后的主要產(chǎn)物．
（1）將體積比為2：1的CO₂和CO混合氣體通入有足量Na₂O₂固體的密閉容器中，同時(shí)不斷地用電火花點(diǎn)燃．
①生成物的化學(xué)式是Na₂CO₃和O₂．
②將殘留固體溶于水，所得溶液中2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）＜c（Na⁺）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）已知：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂ （g）△H=-566.0kJ•mol^-1；鍵能E_O=O=499.0kJ•mol^-1
①CO（g）+O₂（g）?CO₂ （g）+O（g）的△H=-33.5kJ•mol^-1
②已知2500K時(shí)，①中反應(yīng)的平衡常數(shù)為0.40．某時(shí)刻該反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度滿足：
c（CO）•c（O₂）=c（CO₂）•c（O），則此時(shí)反應(yīng)向左（填“向左”或“向右”）進(jìn)行．
（3）已知：反應(yīng)CO₂ （g）?CO（g）+O（g）在密閉容器中CO₂分解實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖1；反應(yīng)
2CO₂ （g）?2CO（g）+O₂（g）中1molCO₂在不同溫度下的平衡分解量如圖2．

①分析圖1，求2min內(nèi)v（CO₂）=3×10^-7mol•L^-1•min^-1．
②分析圖2，1500℃時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，此時(shí)容器體積為1L，則反應(yīng)的平衡常數(shù)K=3.2×10^-8 mol•L^-1（計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù)）．
（4）利用電化學(xué)還原CO₂制取ZnC₂O₄的示意圖如圖3所示，電解液不參加反應(yīng)，則Zn與電源的正極（填“正”或“負(fù)”）相連，Pb極上的電極反應(yīng)式是2CO₂+2e^-=C₂O₄^2-．

Answer 1

分析 （1）①Na₂O₂與CO₂反應(yīng)：2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，電火花不斷引燃，發(fā)生反應(yīng)：2CO+O₂ $\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO₂，整個(gè)過程相當(dāng)于CO+Na₂O₂=Na₂CO₃，由于加入足量的Na₂O₂固體，則反應(yīng)后的氣體只能為O₂；
②碳酸鈉在溶液中水解顯堿性，結(jié)合溶液中電荷守恒分析；
（2）①已知：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂ （g）△H=-566.0kJ•mol^-1；
O₂（g）=2O（g）△H=499kJ•mol^-1；兩個(gè)方程相加除以2即可得到CO（g）+O₂（g）?CO₂ （g）+O（g）；
②根據(jù)Qc與k的相對(duì)大小判斷；
（3）①2min內(nèi)O的濃度增大0.6×10^-6mol/L，則二氧化碳減小0.6×10^-6mol/L，根據(jù)v（CO₂）=$\frac{△c}{t}$計(jì)算；
②設(shè)生成的氧氣為xmol，
             2CO₂ （g）?2CO（g）+O₂（g）
起始量（mol）：1          0       0
轉(zhuǎn)化量（mol）：2x         2x      x
平衡量（mol）：1-2x       2x      x，
平衡時(shí)，氧氣的體積分?jǐn)?shù)為0.2，則$\frac{x}{1+x}$=0.2%，結(jié)合K計(jì)算；
（4）Zn在陽極上失電子生成鋅離子，Pb電極上CO₂得電子生成C₂O₄^2-．

解答 解：（1）①Na₂O₂與CO₂反應(yīng)：2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，電火花不斷引燃，發(fā)生反應(yīng)：2CO+O₂ $\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO₂，整個(gè)過程相當(dāng)于CO+Na₂O₂=Na₂CO₃，由于加入足量的Na₂O₂固體，則反應(yīng)后的氣體只能為O₂，所以反應(yīng)后生成物的化學(xué)式是Na₂CO₃、O₂；
故答案為：Na₂CO₃、O₂；
②碳酸鈉在溶液中水解顯堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），溶液中電荷守恒為：2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），所以2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）＜c（Na⁺）；
故答案為：＜；
（2）①已知：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂ （g）△H=-566.0kJ•mol^-1；
O₂（g）=2O（g）△H=499kJ•mol^-1；
由蓋斯定律：兩個(gè)方程相加除以2即可得到CO（g）+O₂（g）?CO₂ （g）+O（g）△H=-33.5kJ•mol^-1；
故答案為：-33.5；
②某時(shí)刻該反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度滿足：c（CO）•c（O₂）=c（CO₂）•c（O），則Qc=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（O）}{c（CO）•c（{O}_{2}）}$=1＞K=04，則反應(yīng)向左進(jìn)行；
故答案為：向左；
（3）①2min內(nèi)O的濃度增大0.6×10^-6mol/L，則二氧化碳減小0.6×10^-6mol/L，則v（CO₂）=$\frac{△c}{t}$=$\frac{6×1{0}^{-7}mol/L}{2min}$=3×10^-7mol•L^-1•min^-1；
故答案為：3×10^-7mol•L^-1•min^-1；
②設(shè)生成的氧氣為xmol，
             2CO₂ （g）?2CO（g）+O₂（g）
起始量（mol）：1         0         0
轉(zhuǎn)化量（mol）：2x        2x        x
平衡量（mol）：1-2x      2x        x，
平衡時(shí)，氧氣的體積分?jǐn)?shù)為0.2，則$\frac{x}{1+x}$=0.2%，則x=0.002，則c（CO₂）=0.996mol/L，c（CO）=0.004mol/L，c（O₂）=0.002mol/L，
則K=$\frac{0.00{4}^{2}×0.002}{0.99{6}^{2}}$≈3.2×10^-8 mol•L^-1；
故答案為：3.2×10^-8 mol•L^-1；
（4）利用電化學(xué)還原CO₂制取ZnC₂O₄，則Zn失電子，所以Zn在陽極上失電子生成鋅離子，即鋅與正極相連；Pb電極上CO₂得電子生成C₂O₄^2-，則其電極反應(yīng)為：2CO₂+2e^-=C₂O₄^2-；
故答案為：正；2CO₂+2e^-=C₂O₄^2-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了離子濃度大小比較、蓋斯定律的計(jì)算、反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、電解原理的應(yīng)用等，題目綜合性較強(qiáng)，題目難度中等，試題側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，注意把握有關(guān)計(jì)算方法以及電解原理．