(1)如圖1,橫坐標為溶液的pH,縱標為金屬離子的物質(zhì)的量濃度的對數(shù)(當溶液中金屬離子濃度≤10-5mol?L-1時,可認為沉淀完全).試回答下列問題:
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①腐蝕銅板后的溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+濃度均為0.1mol?L-1,今向混合溶液中通入氨氣調(diào)節(jié)溶液的pH=5.6時,溶液中存在的金屬陽離子為
 

②從圖1中數(shù)據(jù)計算可得Fe(OH)2的溶度積Ksp[Fe(OH)2]=
 

(2)25℃時,測得濃度為0.1mol?L-1的HA溶液的pH=3,則HA的電離常數(shù)Ka=
 

(3)固定和利用CO2能有效地利用資源,并減少空氣中的溫室氣體.工業(yè)上有一種用CO2來生產(chǎn)甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1某科學實驗將6molCO2和8molH2充入2L密閉容器中,測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如2圖所示(實線).圖中數(shù)據(jù)a(1,6)代表的意思是:在1 min時H2的物質(zhì)的量是6mol.
①下列時間段平均反應速率最大的是
 
,最小的是
 

A.0-1min   B.1-3min  C.3-8min  D.8-11min
②僅改變某一實驗條件再進行兩次實驗測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖2中虛線所示,曲線Ⅰ對應的實驗改變的條件是
 
,曲線Ⅱ?qū)膶嶒灨淖兊臈l件是
 

③根據(jù)該反應特點,此反應自發(fā)進行的條件是
 
(填“高溫”、“低溫”或“任何溫度”).
(4)鐵是一種廉價的金屬,除了做為重要的結構材料外,現(xiàn)又有了新的用途,磷酸聚合物鐵鋰電池以其廉價、高容量和安全性逐漸占據(jù)市場.高鐵電池的研究也在進行中.下圖是高鐵電池的實驗裝置:
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已知放電后,兩極反應均生成Fe的+3價的化合物.
①該電池放電時正極發(fā)生的電極反應是
 

②若該電池屬于二次電池,則充電時陰極反應的電極反應式為
 
分析:(1)①向混合溶液中通入氨氣調(diào)節(jié)溶液的pH=5.6時,由圖象可知易生成Fe(OH)3沉淀;
②根據(jù)Ksp[Fe(OH)2]=c(Fe2+)×c2(OH-)計算.
(2)根據(jù)電離常數(shù)Ka=
c(H+)?c(A-)
c(HA)
計算;
(3)①單位時間氫氣的物質(zhì)的量的變化量越大,表明平均速率越大,單位時間氫氣的物質(zhì)的量的變化量越小,平均反應速率越。
②由圖2可知,曲線Ⅰ最先到達平衡,平衡時氫氣的物質(zhì)的量增大,故改變條件應增大反應速率且平衡向逆反應移動;
曲線Ⅱ到達平衡的時間比原平衡短,平衡時氫氣的物質(zhì)的量減小,故改變條件應增大反應速率且平衡向正反應移動;
結合反應的特征進行分析;
③反應自發(fā)進行的判斷依據(jù)是:△H-T?△S<0,據(jù)此分析;
(4)①FeO42-在正極得電子生成Fe3+;
②充電時Fe(OH)3在陰極得電子生成Fe.
解答:解:(1)①向混合溶液中通入氨氣調(diào)節(jié)溶液的pH=5.6時,由圖象可知易生成Fe(OH)3沉淀,溶液中存在的金屬陽離子為Cu2+、Fe2+,
故答案為:Cu2+、Fe2+;
②由圖象可知:c(Fe2+)=1.0×10-5(mol?L-1),c(OH-)=1.0×10-6(mol?L-1
Ksp[Fe(OH)2]=c(Fe2+)×c2(OH-)=1.0×10-17(mol?L-13,
故答案為:1.0×10-17(mol?L-13
(2)HA?A-+H+
起始(mol/L):0.1       0     0
變化(mol/L):10-3      10-3 10-3
平衡(mol/L):0.1-10-3 10-3 10-3
電離程度Ka=
c(H+)?c(A-)
c(HA)
=
10-3×10-3
0.1-10-3
≈10-5,
電離常數(shù)(Ka)=10-5
故答案為:10-5mol?L-1
(3)①A.由圖2可知,0~1min內(nèi)氫氣的變化量為8mol-6mol=2mol;
B.1~3min內(nèi)氫氣的變化量為6mol-3mol=3mol,平均1min變化量為1.5mol;
C.3~8min內(nèi)氫氣的變化量為3mol-2mol=1mol,平均1min變化量為0.2mol;
D.8~11min達平衡狀態(tài),氫氣的物質(zhì)的量不再變化.
故0~1min速率最大,8~11min速率最。
故答案為:A;D.
②對于可逆反應CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1,正反應是體積減小的放熱反應.
由圖2可知,曲線Ⅰ最先到達平衡,平衡時氫氣的物質(zhì)的量增大,故改變條件應增大反應速率且平衡向逆反應移動,可以采取的措施為:升高溫度.
曲線Ⅱ到達平衡的時間比原平衡短,平衡時氫氣的物質(zhì)的量減小,故改變條件應增大反應速率且平衡向正反應移動,可以采取的措施為:增大壓強或者是增大CO2濃度.
故答案為:升高溫度;增大壓強或者是增大CO2濃度;
③反應自發(fā)進行的判斷依據(jù)是:△H-T?△S<0,已知CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1,由反應可知該反應為熵減小的反應,
若要△H-T?△S<0,則需在低溫條件下進行,
故答案為:低溫;
(4)①FeO42-在正極得電子生成Fe3+,其電極反應式為:FeO42-+4H2O+3e-═Fe(OH)3↓+5OH-;
故答案為:FeO42-+4H2O+3e-═Fe(OH)3↓+5OH-
②充電時Fe(OH)3在陰極得電子生成Fe,其電極反應式為:Fe(OH)3+3e-═Fe+3OH-,
故答案為:Fe(OH)3+3e-═Fe+3OH-
點評:本題考查化學平衡圖象、反應速率大小判斷、外界條件對平衡的影響,原電池、電解池等,題目難度較大,注意圖象2中利用“先拐先平”,即曲線先折拐的首先達到平衡,以此判斷溫度或壓強的高低,再依據(jù)外界條件對平衡的影響解答.
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HCl+NaOH=NaCl+H2O
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Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

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4.8
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8
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c2(NH3)
c(N2)c3(H2)
c2(NH3)
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減小
減小
(填增大、減小、不變)
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N2、H2
N2、H2
;
(3)化工生產(chǎn)條件選定的主要原因是(選填字母序號)
BC
BC
;
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b
b
,
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a

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