Question

Ⅰ、對于反應CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
（1）該反應的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	400	500	830
平衡常數(shù)K	10	9	1

在830℃，以下表的物質的量（單位為mol）投入恒容反應器發(fā)生上述反應，其中反應開始時，向正反應方向進行的有

 

（填實驗編號）．

實驗編號	n（CO）	n（H2O）	n（H2）	n（CO2）
A	1	5	2	3
B	2	2	1	1
C	0.5	2	1	1

（2）在一個絕熱的固定容積的容器中，判斷此反應達到平衡的標志是

 

．
①體系的壓強不再發(fā)生變化
②混合氣體的密度不變
③混合氣體的平均相對分子質量不變
④各組分的物質的量濃度不再改變
⑤體系的溫度不再發(fā)生變化
⑥v（CO₂）_正=v（H₂O）_逆
（3）如圖表示該反應在t₁時刻達到平衡、在t₂時刻因改變某個條件濃度發(fā)生變化的情況：圖中t₂時刻發(fā)生改變的條件是

 

．（寫出兩種）
Ⅱ、工業(yè)上處理含Cr₂O

2- 7

的酸性工業(yè)廢水常用以下方法：①往工業(yè)廢水里加入適量的NaCl，攪拌均勻；②用Fe為電極進行電解，經(jīng)過一段時間有Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀產(chǎn)生；③過濾回收沉淀，廢水達到排放標準．試回答：
（1）電解時的電極反應：陽極

 

，陰極

 

．
（2）Cr₂O

2- 7

轉變成Cr³⁺的離子反應方程式：

 

．
（3）常溫下，Cr（OH）₃的溶度積K_sp=1×10^-32，溶液的pH應為

 

時才能使c（Cr³⁺）降至10^-5 mol/L．

Answer 1

考點：電解原理,化學平衡常數(shù)的含義,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：Ⅰ．（1）830℃，平衡常數(shù)K=1，達到平衡狀態(tài)時一定滿足，c（H₂O）?c（CO）=c（CO₂）?c（H₂），當c（H₂O）?c（CO）＞c（CO₂）?c（H₂）時，平衡向著正向移動，據(jù)此進行解答；
（2）利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來分析；
（3）在t₂時刻CO的濃度減小、CO₂濃度增大，平衡向正反應方向移動，可以通過改變溫度、改變水蒸氣或氫氣的量實現(xiàn)；
Ⅱ．（1）在電解池中，如果陽極是活潑電極，則電極本身發(fā)生失電子的氧化反應，陰極上是陽離子發(fā)生得電子的還原反應，據(jù)此書寫電極反應；
（2）Cr₂O₇^2-具有強氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為2Cr³⁺，據(jù)此書寫方程式；
（3）根據(jù)溶度積常數(shù)以及水的離子積常數(shù)來進行計算．

解答： 解：Ⅰ．（1）反應CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）中，各物質的計量數(shù)都是1，830℃，平衡常數(shù)K=1，則c（H₂O）?c（CO）=c（CO₂）?c（H₂）時達到平衡狀態(tài)，當c（H₂O）?c（CO）＞c（CO₂）?c（H₂）時，平衡向著正向移動，
A．c（H₂O）?c（CO）=1×5=5＞c（CO₂）?c（H₂））=2×3=6，平衡向著逆向移動，故A錯誤；
B．c（H₂O）?c（CO）=2×2=4＞c（CO₂）?c（H₂））=1×1=1，平衡向著正向移動，故B正確；
C．c（H₂O）?c（CO）=0.5×1=1=c（CO₂）?c（H₂））=1×1=1，處于平衡狀態(tài)，故C錯誤；
故答案為：B；
（2）①由反應可知，雖然反應前后氣體的系數(shù)不變，但該反應絕熱的固定容積的容器中進行，溫度發(fā)生變化，也會影響壓強，所以體系中的壓強不發(fā)生變化，能判斷平衡，故①正確；    
②因體積不變，氣體的總質量不變，所以混合氣體的密度始終不變，不發(fā)生變化，不能判斷平衡，故②錯誤；
③氣體的總質量不變，物質的量又不變，所以混合氣體的摩爾質量始終不變，即平均相對分子質量不變，所以平均相對分子質量不變不能判斷平衡，故③錯誤；
④各組分的物質的量濃度不再改變，由平衡的特征“定”可知，則化學反應達到平衡，故④正確；
⑤體系的溫度不再發(fā)生變化，則化學反應達到平衡，故⑤正確；       
⑥υ（CO₂）_正=υ（H₂O）_逆．由平衡的特征“等”可知，則化學反應達到平衡，故⑥正確；
根據(jù)以上分析可知，正確的為：①④⑤⑥，
故答案為：①④⑤⑥；
（3）在t₂時刻CO的濃度減小、CO₂濃度增大，平衡向正反應方向移動，且CO和CO₂濃度變化有接觸點，所以可以通過改變降低溫度、增大水蒸氣的量或減少氫氣的量實現(xiàn)，
故答案為：降低溫度或增加水蒸氣的量或減少氫氣的量；
Ⅱ．（1）用Fe為電極進行電解，陽極是活潑電極，則電極本身發(fā)生失電子的氧化反應，即Fe-2e^-═Fe²⁺，陰極上是陽離子發(fā)生得電子的還原反應，即2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案為：Fe-2e^-═Fe²⁺；2H⁺+2e^-═H₂↑；
（2）Cr₂O₇^2-具有強氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為2Cr³⁺，反應的實質是：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案為：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
（3）當c（Cr³⁺）=10^-5mol/L時，溶液的c（OH^-）=

3	10-32 10-5

=10^-9 mol/L，
c（H⁺）═

10-14

10-9

=10^-5mol/L，pH=5，
即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應調至5，
故答案為：5．

點評：本題考查了電解原理、難溶物溶度積的計算、化學平衡常數(shù)及其應用，題目難度較大，涉及的知識點較多，注意掌握電解原理、平衡常數(shù)的概念及表達式、難溶物溶度積的概念及計算方法，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學計算能力．