Question

（16分）I．將一定量NO2和N2O4的混合氣體通入體積為1L的恒溫密閉容器中，各物質(zhì)濃度隨時間變化的關(guān)系如圖1所示。

請回答：

（1）下列選項中不能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是 (填選項字母)。

A．容器內(nèi)混合氣體的壓強不隨時間變化而改變

B．容器內(nèi)混合氣體的密度不隨時間變化而改變

C．容器內(nèi)混合氣體的顏色不隨時間變化而改變

D．容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化而改變

（2）反應(yīng)進行到10 min時，共吸收熱量11.38 kJ，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

；

（3）計算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= 。

（4）反應(yīng)進行到20 min時，再向容器內(nèi)充入一定量NO2，10min后達到新的平衡，此

時測得c(NO2)=0.9 mol／L。

第一次平衡時混合氣體中NO2的體積分數(shù)為w1，達到新平衡后混合氣體中NO2的體積分數(shù)為w2，則w1 w2 (填“>”、“=”或“<”)；

請在圖2中畫出20 min后各物質(zhì)的濃度隨時間變化的曲線(曲線上必須標出“X”和

“Y”)。

II．（1）海水中鋰元素儲量非常豐富，從海水中提取鋰的研究極具潛力。鋰是制造化學(xué)

電源的重要原料。如LiFePO4電池中某電極的工作原理如下圖所示：

該電池的電解質(zhì)為能傳導(dǎo)Li+的固體材料。放電時該電極是電池的 極（填“正”或“負”），該電極反應(yīng)式為 。

（2）用此電池電解含有0.1 mol/L CuSO4和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL，假如電路中轉(zhuǎn)移了0.02 mol e－，且電解池的電極均為惰性電極，陽極產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積是__________L.

 

Answer 1

Ⅰ.（1）B (2分)

（2）N2O4(g) 2NO2(g) △H=+56.9kJ/mol (2分)

（3）0.9 (2分) （4）① ＞ (2分) ② (2分)

Ⅱ．正(2分) FePO4+e-+Li+=LiFePO4 (2分) 0.168 (2分)

【解析】

試題分析：Ⅰ.（1）A、反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)之和不等，故容器總壓強不隨時間改變可作為判斷是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，正確；B、總質(zhì)量不變，體積也不變，故混合氣體的密度不隨時間變化而改變不能作為判斷是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，錯誤；C、NO2為紅棕色氣體，N2O4為無色氣體，故混合氣體的顏色不隨時間變化而改變可作為判斷是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，正確；D、總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量在變，故反應(yīng)混合氣平均分子量不再改變可作為判斷是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，正確。

（2）由圖1可知，反應(yīng)物為N2O4，生成物為NO2，反應(yīng)進行到10min時，N2O4的物質(zhì)的量變化為0.2mol/L×1L=0.2mol，共吸收熱量11.38kJ，故反應(yīng)1molN2O4共吸收熱量11.38×5=56.9kJ，故該反應(yīng)熱化學(xué) 方程式為：N2O4（g）?2NO2（g），△H=+56.9kJ?mol?1。

（3）k= c2(NO2)/ c(N2O4) =0.62÷0.4=0.9。

（4）①恒容，充入一定量NO2，相當于增大壓強，平衡逆向移動，新平衡后混合氣體中NO2的體積分數(shù)減小，故W1＞W(wǎng)2。

②30min時，c（NO2）=0.9mol/L，k=0.92 ÷c(N2O4) =0.9，c（N2O4）=0.9mol/L，20min-30min，N2O4的濃度增加了0.9-0.4=0.5mol/L，故NO2的濃度減少了1mol/L，則20min時，c（NO2）=1+0.9=1.9mol/L，可畫出20 min后各物質(zhì)的濃度隨時間變化的曲線。

Ⅱ．（1）放電時，該裝置是原電池，F(xiàn)e元素化合價由+3價變?yōu)?2價，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以該電極是正極，電極反應(yīng)式為FePO4+e-+Li+=LiFePO4。

（2）計算得到，電解含有0.01mol CuSO4和0.01molNaCl的混合溶液100mL，電路中轉(zhuǎn)移了0.02mol e-，

陽極：2Cl- -2e- =Cl2↑，

   0.01mol  0.01mol  0.005mol

      4OH--4e-=2H2O+O2↑，

0.01mol  0.01mol   0.0025mol所以陽極上生成的氣體在標準狀況下的體積=（0.005mol+0.0025mol）×22.4L/mol=0.168L。

考點：本題考查圖像的分析及繪畫、化學(xué)平衡狀態(tài)、化學(xué)平衡常數(shù)、熱化學(xué)方程式、原電池原理及應(yīng)用。