Question

（ I）在2L密闭容器中，800℃时反应2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）体系中，n（NO）随时间的交化如下表：

时间/s		1	2	3	4	5
n（NO）/mol	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

（1）写出该反应的平衡常数表达式：K=______，已知：K（300℃）＞K（350℃），该反应是______反应（填“放热”或“吸热”）；
（2）如图中表示NO₂的变化的曲线是______，用O₂的浓度变化表示从0～2s内该反应的平均速率v=______；
（3）能说明该反应已经达到平衡状态的是______
a． v（NO₂）=2v（O₂）；b．容器内压强保持不变；c．v逆（NO）=2v正（O₂）；d．容器内物质的密度保持不变．
（4）为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是______
a．及时分离出NO₂气体；b．适当升高温度；c．增大O₂的浓度；d．选择高效的催化剂．
（ II）用石墨做电极电解：①稀H₂SO₄  ②K₂SO₄溶液  ③CuCl₂溶液  ④CuSO₄ 溶液 ⑤KOH溶液．
（1）阴阳极都有气体产生，且体积比（相同条件下）为2：1的是______（填序号，下同），其阳极的电极反应式都是______，总反应的化学方程式是______ 2H₂↑+O₂↑

Answer 1

【答案】分析：（Ⅰ）、（1）化学平衡常数指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值；
平衡常数K（300℃）＞K（350℃），说明温度升高，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动．
（2）NO₂是产物，随反应进行浓度增大，平衡时c（NO₂）为NO浓度的变化量△c（NO），由表中数据可知3s时反应达平衡，平衡是n（NO）=0.007mol，△n（NO）=0.02mol-0.007mol=0.013mol，计算△c（NO），据此进行判断；
根据v=计算v（NO），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（O₂）．
（3）可逆反应达到平衡时，v正=V逆 （同种物质表示）或正逆速率之比等于化学计量数之比（不同物质表示），反应混合物各组分的物质的量、浓度、含量不再变化，以及由此衍生的一些量也不发生变化，由此进行判断．解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态．
（4）a．及时分离出NO₂气体，瞬间逆反应速率减小，正反应速率不变，平衡向正反应进行，随后反应混合物各组分的浓度降低，速率减小．
b．升高温度反应速率增大，平衡向吸热反应移动．
c．增大O₂的浓度，瞬间正反应速率增大，逆反应速率不变，平衡向正反应进行，随后生成物的浓度增大，逆反应速速率增大．
d．加入高效催化剂，同等程度增大正、逆反应速率，平衡不移动．
（Ⅱ）、（1）由给出电解质溶液可知，阴阳极都有气体产生，且体积比（相同条件下）为2：1的，实质是电解的水生成氧气与氢气，电解质溶液应为：①稀H₂SO₄、②K₂SO₄溶液、⑤KOH溶液．电解池的阳极发生氧化反应，氢氧根在阳极放电，生成氧气与水．
（2）由给出电解质溶液可知，阴阳极都有气体产生，实质是电解的水生成氧气与氢气，电解质溶液应为：①稀H₂SO₄、②K₂SO₄溶液、⑤KOH溶液．电解后溶液的浓度增大．
（3）一个电极析出金属，一个电极析出气体，且溶液pH明显减小，电解质的是④CuSO₄溶液符合，电解硫酸铜溶液生成铜、氧气与硫酸．
解答：解：（Ⅰ）、（1）可逆反应2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的平衡常数k=；
平衡常数K（300℃）＞K（350℃），说明温度升高，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故该反应正反应是放热反应．
故答案为：；放热．
（2）NO₂是产物，随反应进行浓度增大，平衡时c（NO₂）为NO浓度的变化量△c（NO），由表中数据可知3s时反应达平衡，平衡是n（NO）=0.007mol，△n（NO）=0.02mol-0.007mol=0.013mol，故c（NO₂）=△c（NO）==0.0065mol/L，所以图中表示NO₂变化的曲线是b；
2s内用NO表示的平均反应速率v（NO）==3.0×10^-3mol?L^-1?s^-1，速率之比等于化学计量数之比，
所以v（O₂）=v（NO）=×3.0×10^-3mol?L^-1?s^-1=1.5×10^-3mol?L^-1?s^-1．
故答案为：b；1.5×10^-3mol?L^-1?s^-1；
（3）a、表示同一方向反应速率，v（NO₂）自始至终为v（O₂）的2倍，不能说明达到平衡，故a错误；
b、随反应进行，反应混合气体总的物质的量在减小，压强减小，当压强不变，说明反应到达平衡，故b正确；
c、不同物质表示速率，到达平衡时，正逆速率之比等于化学计量数之比，V逆 （NO）：正（O₂）=2：1，即V逆 （NO）=2v正（O₂），故c正确；
d、混合气体的总质量不变，容器容积为定值，所以密度自始至终不变，不能说明达到平衡，故d错误．
故答案为：bc．
（4）可逆反应2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）正反应是体积减小的放热反应．
a．及时分离出NO₂气体，瞬间逆反应速率减小，正反应速率不变，平衡向正反应进行，随后反应混合物各组分的浓度降低，速率减小，故a错误；
b．升高温度反应速率增大，平衡向吸热反应移动，即平衡向逆反应移动，故b错误；
c．增大O₂的浓度，瞬间正反应速率增大，逆反应速率不变，平衡向正反应进行，随后生成物的浓度增大，逆反应速速率增大，故c正确；
d．加入高效催化剂，同等程度增大正、逆反应速率，平衡不移动，故d错误．
故选：c．
（Ⅱ）、（1）由给出电解质溶液可知，阴阳极都有气体产生，且体积比（相同条件下）为2：1的，实质是电解的水生成氧气与氢气，电解质溶液应为：①稀H₂SO₄、②K₂SO₄溶液、⑤KOH溶液．电解池的阳极发生氧化反应，氢氧根在阳极放电，生成氧气与水，阳极电极反应式4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
总反应的化学方程式是2H₂O2H₂↑+O₂↑．
故答案为：①②⑤；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；2H₂O2H₂↑+O₂↑．
（2）由给出电解质溶液可知，阴阳极都有气体产生，实质是电解的水生成氧气与氢气，电解质溶液应为：①稀H₂SO₄、②K₂SO₄溶液、⑤KOH溶液．电解后溶液的浓度增大，①稀H₂SO₄电解后溶液的酸性增强，溶液PH值不变，②K₂SO₄溶液是中性溶液，电解后溶液PH值不变，⑤KOH溶液电解后溶液的碱性增强，溶液PH值增大．
故答案为：①；⑤．
（3）一个电极析出金属，一个电极析出气体，且溶液pH明显减小，电解质的是④CuSO₄溶液符合，电解硫酸铜溶液生成铜、氧气与硫酸，总反应的化学方程式为2CuSO₄+2H₂O2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
故答案为：④；2CuSO₄+2H₂O2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
点评：本题考查了化学平衡及电解的有关知识，化学平衡状态的判断、电解的有关知识是高考的热点，是学习的重点．