Question

19．防止污染、改善水质的主要措施是对废气、废水进行处理．
Ⅰ．已知汽车尾气处理的反应之一：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H＜0．将0.20mol NO和0.10molCO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生上述反应，反应过程中部分物质的浓度变化如图1所示．

①该反应第一次达到平衡时的平衡常数为0.347L•mol^-1．
②第12min时改变的条件是升温（填“升温”、“降温”），判断的依据是因反应速率加快且反应逆向移动，对放热反应而言，改变条件为升温．
③在第24min时，若保持温度不变，再向容器中充入CO和N₂各0.060mol，平衡将逆向移动（填“正向”、“逆向”或“不”）．
Ⅱ．含有乙酸钠和对氯苯酚（）的酸性废水，可利用微生物电池法除去，其原理如图2所示
①A是电池的正极（填“正”或“负”）；
②酸性条件下，B极的电极反应式为CH₃COO^--8e^-+2H₂O=2CO₂+7H⁺．
③设电极两边溶液分别为1L，反应一段时间后，此过程中处理的乙酸钠的质量为2.05  g，A极区溶液的pH=1．

Answer 1

分析 Ⅰ．①依据图象读出平衡浓度，结合平衡常数概念计算平衡常数；
②12min后反应物浓度增大，生成物浓度减小，说明平衡逆向进行；
③根据浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向；
①根据原电池中阳离子的移动方向确定正负极；
②B为负极，发生氧化反应；
③根据电极反应式结合电子得失守恒来计算氢离子的物质的量浓度，依据pH=-lg[H⁺]计算溶液pH值．

解答 解Ⅰ．①：依据图象分析，第一次达到平衡时时平衡状态下物质的浓度为c（NO）=0.16mol/L，c（CO）=0.06mol/L，c（N₂）=0.02mol/L，c（CO₂）=0.04mol/L，反应的平衡常数K=$\frac{c（N{\;}_{2}）•c{\;}^{2}（CO{\;}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•{c}^{2}（CO）}$
=$\frac{0.02×0.04×0.04}{0.16×0.16×0.06×0.06}$=0.347L•mol^-1；
故答案为：0.347L•mol^-1；
②12min后反应物浓度增大，生成物浓度减小，说明平衡逆向进行，反应是放热反应，升温改变符合图象变化；
故答案为：升温；因反应速率加快且反应逆向移动，对放热反应而言，改变条件为升温；
③24min时，各物质的浓度为c（NO）=0.18mol/L，c（CO）=0.08mol/L，c（N₂）=0.01mol/L，c（CO₂）=0.02mol/L，反应的平衡常数K=$\frac{0.01×0.0{2}^{2}}{0.18{\;}^{2}×0.0{8}^{2}}$=0.019，
若保持温度不变，此时再向容器中充入CO、N₂各0.060mol，c（NO）=0.18mol/L，c（CO）=0.14mol/L，c（N₂）=0.07mol/L，c（CO₂）=0.02mol/L，浓度商计算Qc=$\frac{0.07×0.0{2}^{2}}{0.1{8}^{2×}0.1{4}^{2}}$=0.044＞K，平衡逆向进行，
故答案为：逆向；
Ⅱ①原电池中氢离子的移动方向是从负极流向正极，所以A是电池的正极，
故答案为：正；
②B为负极，发生氧化反应，电极方程式为CH₃COO^--8e^-+2H₂O=2CO₂+7H⁺；
故答案为：CH₃COO^--8e^-+2H₂O=2CO₂+7H⁺；
③B为负极，发生氧化反应，依据电极方程式CH₃COO^--8e^-+2H₂O=2CO₂+7H⁺得：
CH₃COONa～8e^-
82        8
2.05g   0.2mol
A是正极，正极上发生得电子的还原反应：Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-，
则：
Cl--OH+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-，
              2    1
              0.2mol 0.1mol
所以A极区氢离子的物质的量浓度为$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L，溶液pH=-lg[H⁺]=1，
故答案为：1．

点评 本题为综合题，考查了化学平衡常数的计算及应用、影响化学平衡移动的因素、原电池工作原理，题目难度中等，注意原电池的计算依据正极得到电子数目等于负极失去电子数目．