Question

Ⅰ、對(duì)于反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
（1）該反應(yīng)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(zhì)的量（單位為mol）投入恒容反應(yīng)器發(fā)生上述反應(yīng)，其中反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有

 

（填實(shí)驗(yàn)編號(hào)）．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	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(gè)絕熱的固定容積的容器中，判斷此反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是

 

．
①體系的壓強(qiáng)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(duì)分子質(zhì)量不變
④各組分的物質(zhì)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(yīng)在t₁時(shí)刻達(dá)到平衡、在t₂時(shí)刻因改變某個(gè)條件濃度發(fā)生變化的情況：圖中t₂時(shí)刻發(fā)生改變的條件是

 

．（寫(xiě)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(jìn)行電解，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間有Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀產(chǎn)生；③過(guò)濾回收沉淀，廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)．試回答：
（1）電解時(shí)的電極反應(yīng)：陽(yáng)極

 

，陰極

 

．
（2）Cr₂O

2- 7

轉(zhuǎn)變成Cr³⁺的離子反應(yīng)方程式：

 

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

 

時(shí)才能使c（Cr³⁺）降至10^-5 mol/L．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：Ⅰ．（1）830℃，平衡常數(shù)K=1，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)一定滿足，c（H₂O）?c（CO）=c（CO₂）?c（H₂），當(dāng)c（H₂O）?c（CO）＞c（CO₂）?c（H₂）時(shí)，平衡向著正向移動(dòng)，據(jù)此進(jìn)行解答；
（2）利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來(lái)分析；
（3）在t₂時(shí)刻CO的濃度減小、CO₂濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可以通過(guò)改變溫度、改變水蒸氣或氫氣的量實(shí)現(xiàn)；
Ⅱ．（1）在電解池中，如果陽(yáng)極是活潑電極，則電極本身發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極上是陽(yáng)離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，據(jù)此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)；
（2）Cr₂O₇^2-具有強(qiáng)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(shū)寫(xiě)方程式；
（3）根據(jù)溶度積常數(shù)以及水的離子積常數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：Ⅰ．（1）反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）中，各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)都是1，830℃，平衡常數(shù)K=1，則c（H₂O）?c（CO）=c（CO₂）?c（H₂）時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，當(dāng)c（H₂O）?c（CO）＞c（CO₂）?c（H₂）時(shí)，平衡向著正向移動(dòng)，
A．c（H₂O）?c（CO）=1×5=5＞c（CO₂）?c（H₂））=2×3=6，平衡向著逆向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．c（H₂O）?c（CO）=2×2=4＞c（CO₂）?c（H₂））=1×1=1，平衡向著正向移動(dòng)，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(cuò)誤；
故答案為：B；
（2）①由反應(yīng)可知，雖然反應(yīng)前后氣體的系數(shù)不變，但該反應(yīng)絕熱的固定容積的容器中進(jìn)行，溫度發(fā)生變化，也會(huì)影響壓強(qiáng)，所以體系中的壓強(qiáng)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(zhì)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(cuò)誤；
③氣體的總質(zhì)量不變，物質(zhì)的量又不變，所以混合氣體的摩爾質(zhì)量始終不變，即平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，所以平均相對(duì)分子質(zhì)量不變不能判斷平衡，故③錯(cuò)誤；
④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變，由平衡的特征“定”可知，則化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡，故④正確；
⑤體系的溫度不再發(fā)生變化，則化學(xué)反應(yīng)達(dá)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(xué)反應(yīng)達(dá)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(shí)刻CO的濃度減小、CO₂濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，且CO和CO₂濃度變化有接觸點(diǎn)，所以可以通過(guò)改變降低溫度、增大水蒸氣的量或減少氫氣的量實(shí)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(jìn)行電解，陽(yáng)極是活潑電極，則電極本身發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即Fe-2e^-═Fe²⁺，陰極上是陽(yáng)離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案為：Fe-2e^-═Fe²⁺；2H⁺+2e^-═H₂↑；
（2）Cr₂O₇^2-具有強(qiáng)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(yīng)的實(shí)質(zhì)是：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案為：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
（3）當(dāng)c（Cr³⁺）=10^-5mol/L時(shí)，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(yīng)調(diào)至5，
故答案為：5．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電解原理、難溶物溶度積的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用，題目難度較大，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，注意掌握電解原理、平衡常數(shù)的概念及表達(dá)式、難溶物溶度積的概念及計(jì)算方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．