Question

【题目】（1）利用I2O5可使CO与H2O(g)反应转化为CO2和H2，从而有效减少大气污染。该过程可通过图1所示的两步反应循环实现。

其中：反应Ⅰ为I2O5(s)＋5CO(g)=I2(s)＋5CO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1

反应Ⅱ中，生成1 mol H2(g)时，反应热ΔH＝b kJ·mol－1。

①总反应的热化学方程式为(反应热ΔH用含a、b的代数式表示)______。

②在恒温密闭容器中加入一定量的CO(g)和I2O5(s)，发生反应Ⅰ并达到平衡。测得体系中各气体组分的体积分数φ随时间t的变化如图2所示。则此反应用气体分压表示的平衡常数Kp＝______(已知：气体分压＝气体总压×体积分数)。

（2）已知铅盐中，Pb(NO3)2、(CH3COO)2Pb易溶于水，PbSO4、PbS难溶于水，室温下其溶度积常数为Ksp(PbSO4)＝1.06×10－8；Ksp(PbS)＝3.40×10－28。

①将一定量的PbSO4加入足量饱和CH3COONH4溶液中，微热，并不断搅拌，因发生复分解反应，PbSO4缓慢溶解。能发生此复分解反应的原因是______。

②某溶液中主要含有S2－、SO42-等阴离子，向其中滴加Pb(NO3)2溶液，当PbSO4开始析出时，溶液中＝________。

（3）钛基二氧化铅(Ti/PbO2)是重要的电极材料，工业上用电解法制作，主要流程如图：

其中“电解沉积表层”是制作的关键，方法是电解可溶性铅盐溶液，使生成的PbO2沉积在阳极金属钛(Ti)上。主反应为2Pb2＋＋2H2O=Pb＋PbO2＋4H＋。

①必须预先将阳极金属钛进行“热钝化处理”，原因是_______。

②电解槽中，阳极主要的反应式为___；该法的缺点是阳极、阴极均会发生副反应。其中阴极上产生的气体副产物是____。

③电解法制得的PbO2晶体中含有少量的＋2价铅，从而导致氧原子所在位置出现少量“空穴”(即化学式为PbOx，但x＜2)。若电解时每生成1molPbOx转移1.94NA个e－(NA为阿伏加德罗常数的值)，则铅元素中＋2价铅所占的质量分数为____。

Answer 1

【答案】CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g) ΔH＝(0.2a＋b)kJ·mol－1 243(或35) 生成的醋酸铅难电离 3.21×10－20 电解时，阳极材料钛可被氧化，需表面钝化防护 Pb2＋－2e－＋2H2O＝PbO2＋4H＋ H2 3%(或0.03)

【解析】

(1)①根据盖斯定律确定总反应方程式；

②先计算各组分的分压，再计算平衡常数Kp；

(2)①醋酸铅是弱电解质，促进硫酸铅溶解平衡正向移动；

②由于Ksp(PbS)远小于Ksp(PbSO4)，所以当PbSO4开始沉淀时，可认为S2－已沉淀完全，得到的是两种物质的饱和溶液；

(3)①钛为活性电极。

②阳极上Pb2＋失电子被氧化为PbO2；阴极上除Pb2＋能得电子外，溶液中的H＋也会得电子发生还原反应。

③每生成1 molPbO2转移2 mol电子，若转移1.94 mol电子，则生成0.97 mol PbO2，所以1 mol PbOx中有0.03 mol Pb2＋。

(1)①反应Ⅱ的热化学方程式为I2(s)＋5H2O(g)＝I2O5(s)＋5H2(g) ΔH＝5b kJ·mol－1，结合反应Ⅰ：I2O5(s)＋5CO(g)＝I2(s)＋5CO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1，得到总反应的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g) ΔH＝(0.2a＋b) kJ·mol－1。

②设气体的总压强为p，则平衡时，p(CO)＝p×25%，p(CO2)＝p×75%。Kp＝=＝35＝243。

(2)①硫酸铅在水溶液里存在溶解平衡，加入醋酸铵时，醋酸根离子和铅离子生成弱电解质醋酸铅，促进硫酸铅溶解。

②由于Ksp(PbS)远小于Ksp(PbSO4)，所以当PbSO4开始沉淀时，可认为S2－已沉淀完全，得到的是两种物质的饱和溶液，＝==3.21×10－20；

(3)①钛为活性电极，若不进行“热钝化处理”，阳极金属钛会放电溶解。

②阳极上Pb2＋失电子被氧化为PbO2，电极反应式为Pb2＋－2e－＋2H2O＝PbO2＋4H＋；阴极上除Pb2＋能得电子外，溶液中的H＋也会得电子放出H2。

③每生成1 molPbO2转移2 mol电子，若转移1.94 mol电子，则生成0.97 mol PbO2，所以1 mol PbOx中有0.03 mol Pb2＋，其在铅元素中的质量分数为=3%。