Question

1．在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄（g）═2NO₂（g），随温度的升高，混合气体的平均相对分子质量减小．
回答下列问题：
（1）反应的△H小于0（填“大于”或“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示．在0～60s时段，反应速率v（NO₂）为0.002 mol•L^-1•s^-1．
（2）100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c（NO₂）以0.0020mol•L^-1•s^-1的平均速率降低，经10s又达到平衡．则T小于 100℃（填“大于”或“小于”），计算温度T时反应的平衡常数K=0.2．
（3）有一甲醇燃料电池，采用NaOH作电解质溶液，写出该电池负极反应式CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；用该电池做电源，石墨为电极电解氯化镁溶液，阴极现象为有无色气体和白色沉淀生成．
（4）已知25℃时，Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，此温度下若在实验室中配制5mol/L100mLFeCl₃溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入2.5mL、2mol/L的盐酸（总体积忽略加入盐酸体积）．

Answer 1

分析 （1）升高温度平衡向吸热方向移动；在0～60s时段，△c（NO₂）=（0.120-0）mol/L=0.120mol/L，在0～60s时段，反应速率v（NO₂）=$\frac{△c}{△t}$；
（2）降低温度化学反应速率减慢；
这10s内△c（NO₂）=0.0020mol/（L．s）×10s=0.02mol/L，
则再次达到平衡状态时c（NO₂）=（0.120-0.02）mol/L=0.1mol/L，
这10s内△c（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△c（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.02mol/L=0.01mol/L，
平衡时c（N₂O₄）=0.040mol/L+0.01mol/L=0.05mol/L，
化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$；
（3）甲醇燃料碱性电池中，负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；用石墨作电极电解氯化镁溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，氢氧根离子和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀；
（4）要使溶液不产生沉淀，则溶液中c（OH-）=$\root{3}{\frac{{K}_{sp}}{c（F{e}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{5}}$mol/L=2×10^-13mol/L，
溶液中c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2×1{0}^{-13}}$mol/L=0.05mol/L，根据氢离子物质的量相等计算盐酸体积．

解答 解：（1）升高温度平衡向吸热方向移动，随温度的升高，混合气体的平均相对分子质量减小，说明平衡正向移动，则焓变小于0；在0～60s时段，△c（NO₂）=（0.120-0）mol/L=0.120mol/L，在0～60s时段，反应速率v（NO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.120mol/L}{60s}$=0.002 mol/（L．s），
故答案为：小于；0.002；
（2）改变温度二氧化氮反应速率降低，应该是降低温度，即T小于100℃；
这10s内△c（NO₂）=0.0020mol/（L．s）×10s=0.02mol/L，
则再次达到平衡状态时c（NO₂）=（0.120-0.02）mol/L=0.1mol/L，
这10s内△c（N₂O₄）=$\frac{1}{2}$△c（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.02mol/L=0.01mol/L，
平衡时c（N₂O₄）=0.040mol/L+0.01mol/L=0.05mol/L，
化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{0．{1}^{2}}{0.05}$=0.2，
故答案为：小于；0.2；
（3）甲醇燃料碱性电池中，负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，负极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；用石墨作电极电解氯化镁溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，氢氧根离子和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，所以看到的现象是有无色气体生成且有白色沉淀生成，
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；有无色气体和白色沉淀生成；
（4）要使溶液不产生沉淀，则溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{{K}_{sp}}{c（F{e}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{5}}$mol/L=2×10^-13mol/L，溶液中c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2×1{0}^{-13}}$mol/L=0.05mol/L，加入稀盐酸体积=$\frac{0.05mol/L×0.1L}{2mol/L}$=2.5mL，
故答案为：2.5．

点评 本题考查化学平衡计算、原电池和电解池原理、盐类水解等知识点，侧重考查学生分析计算及知识灵活运用能力，难点是电极反应式的书写及（4）题计算，注意电解反应式的书写要结合电解质溶液酸碱性书写，题目难度中等．