1．中国首次实现了利用二氧化碳人工合成淀粉，为全球的“碳达峰”“碳中和”提供有力科技支撑，研究二氧化碳的收集和利用成为了科研方面的热点。
Ⅰ.热化学法将 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 转化为甲醇
反应 $ {\rm ①{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+3{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ $ {\rm \mathrm{\Delta }H=-49.4\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $
反应 $ {\rm ②{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}\mathrm{C}\mathrm{O}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ $ {\rm \mathrm{\Delta }H=+41.2\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $
已知：
$ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(} $ 或 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O})} $ 的选择性 $ {\rm =\dfrac{n({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H})[或n(\mathrm{C}\mathrm{O})]}{{参与反应的}n({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})}×100\%} $ 。
将 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 和 $ {\rm 3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}} $ 混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 选择性、 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的转化率与温度的关系如图甲所示。
（1） $ 230℃ $ 时，测得 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的转化率为 $ 40\% $ ，此时剩余 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的物质的量为 。
（2） 随着温度的升高， $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的转化率增大，其原因可能是 。
Ⅱ.科学家发明了一种由阴离子交换树脂和碳纳米管构成的膜分离装置（如图乙）可以连续去除空气中的 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ ，在富集 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的同时获得基本不含 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的空气，除去 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的空气可用于碱性燃料电池。
（3）
① 写出A侧 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 转化成 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ 的电极反应式： 。
② 膜分离装置中复合薄膜的作用是 。
答案：（1） $ 2.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $
（2） 温度升高，反应①平衡逆向移动生成的 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的量小于反应②平衡正向移动消耗的 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的量；随着温度的升高，催化剂的活性增强
（3） ① $ {\rm 4{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}4{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $
② 选择性地通过 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ 等阴离子，实现空气中 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的分离与富集
解析：（1） $ 230℃ $ 时，测得 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的转化率为 $ 40\% $ ，即 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 共转化了 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×40\%=0.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，由题图甲知，此时甲醇的选择性为 $ 25\% $ ，则有 $ {\rm 0.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×25\%=0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 转化成了甲醇，另外的 $ {\rm 0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 发生反应②转化成了 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}} $ ，根据化学计量数之比等于物质的量改变量之比，反应①中消耗 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的物质的量为 $ 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×3=0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，反应②中消耗 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的物质的量为 $ 0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，则剩余 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的物质的量为 $ 3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}-0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}-0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}=2.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 。
（2） 反应①为放热反应，反应②为吸热反应，随着温度的升高，反应①平衡逆向移动生成的 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的量可能小于反应②平衡正向移动消耗的 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的量，使 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的转化率增大；也可能是随着温度的升高，催化剂的活性增强，使 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的转化率增大。
（3） ① 在膜的 $ {\rm \mathrm{A}} $ 侧，空气中的 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 得到电子结合 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 和水生成 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ ，电极反应式为 $ {\rm 4{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}4{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ 。
② 该膜为阴离子交换膜，选择性地通过 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ 等阴离子，实现空气中 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的分离与富集。
2．氮的氧化物（如 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 等）应用很广，在一定条件下可以相互转化。
（1） 一定条件下， $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 在恒容密闭容器中存在平衡： $ {\rm 2{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H < 0.} $ 。探究改变条件对 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 的含量带来的影响 $ {\rm [\delta ({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})=\dfrac{n({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})}{n({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})+n({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})}]} $ 。
① 降低温度，达到新平衡时 $ {\rm n({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ （填“ $ > $ ”“ $ = $ ”或“ $ < $ ”，下同）原平衡的。
② 充入一定量的稀有气体，达到新平衡时 $ {\rm \delta ({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ 原平衡的。
③ 再充入 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ ，达到新平衡时 $ {\rm \delta ({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ 原平衡的。
（2） 已知 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 在一定条件下发生分解： $ {\rm 2{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}(\mathrm{g})⇌4{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g}).} $ 。某温度下测得恒容密闭容器中 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 浓度随时间的变化如表。
|
$ t/ \min $
|
0.00
|
1.00
|
2.00
|
3.00
|
4.00
|
5.00
|
|
$ {\rm c({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5})/(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1})} $
|
1.00
|
0.71
|
0.50
|
0.35
|
0.25
|
0.17
|
设反应开始时体系压强为 $ {p}_{0} $ ，第 $ 2.00 \min $ 末时体系压强为 $ p $ ，则 $ \dfrac{{p}_{0}}{p}= $ 。
（3）
① 对于反应 $ {\rm 2{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}(\mathrm{g})⇌4{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g}).} $ ，有人提出如下反应历程。
第一步： $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{g}).} $ ，快平衡；
第二步： $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+\mathrm{N}\mathrm{O}(\mathrm{g})+{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})} $ ，慢反应；
第三步： $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}(\mathrm{g})+{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{g})\xlongequal{}2{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})} $ ，快反应。
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 进行该反应，下列表述正确的是 （填序号）。
A．速率： $ v $ （第一步的逆反应） $ > v $ （第二步反应）
B．反应的中间产物只有 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $
C．容器中压强不再变化能说明反应已达平衡
D．气体的密度保持不变能说明反应已达平衡
② 对于反应 $ {\rm 2{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}(\mathrm{g})⇌4{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g}).} $ ，在恒容密闭容器中反应达到平衡， $ {t}_{1} $ 时充入 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}(\mathrm{g})} $ ， $ {t}_{2} $ 时又达到平衡，在图甲中画出 $ {\rm {v}_{正}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ 随时间变化的趋势。
（4） $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 和熔融 $ {\rm {\mathrm{K}\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}} $ 可构成燃料电池，其原理如图乙所示。该电池放电时在石墨Ⅰ电极上生成氮氧化物 $ {\rm \mathrm{Y}} $ ， $ {\rm \mathrm{Y}} $ 可循环使用。请写出负极的电极反应式： 。
答案：① $ < $
② $ = $
③ $ < $
（2） $ \dfrac{4}{7} $
（3） ① AC
② 
（4） $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}+{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}-{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $
解析：① 降低温度，平衡向放热反应方向移动，即平衡正向移动，则达到新平衡时 $ {\rm n({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ 小于原平衡的；
② 恒容条件下充入一定量的稀有气体使容器中的总压强增大，但 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ 的浓度均不变，则化学平衡不移动，达到新平衡时 $ {\rm \delta ({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ 等于原平衡的；
③ 该反应的平衡常数 $ {\rm K=\dfrac{c({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})}{{c}^{2}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})}} $ ，根据勒夏特列原理知， $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ 增大， $ {\rm \delta ({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})=\dfrac{n({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})}{n({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})+n({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})}=\dfrac{1}{1+\dfrac{n({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})}{n({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})}}=\dfrac{1}{1+\dfrac{c({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})}{c({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})}}=\dfrac{1}{1+K\cdot c({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})}} $ ，则达到新平衡时 $ {\rm \delta ({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ 小于原平衡的。
（2） 根据已知条件列出三段式：
$ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm\hspace{-0.5em} \begin{array}{cccccc}& 2{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}\left(\mathrm{g}\right)& ⇌& 4{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}\left(\mathrm{g}\right)& +& {\mathrm{O}}_{2}\left(\mathrm{g}\right)\\ {c}_{起}/\left(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\right)& 1.00& & 0& & 0\\ {c}_{转}/\left(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\right)& 0.50& & 1.00& & 0.25\\ {c}_{2 \min 末}/\left(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\right)& 0.50& & 1.00& & 0.25\end{array} \hspace{-0.5em}\end{array} \hspace{-0.5em} } $
同温同体积下，气体的物质的量之比等于压强之比，所以反应开始时体系压强与第 $ 2.00 \min $ 末时体系压强之比 $ {p}_{0}:p=1.00:(0.50+1.00+0.25)=4:7 $ 。
（3） ① 第一步快速达到平衡，说明反应速率较大，第二步是慢反应，说明反应速率较小，因此 $ v $ （第一步的逆反应） $ > v $ （第二步反应）， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确； $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}} $ 在第一步反应生成，又在第二、三步反应消耗， $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ 在第二步反应生成又在第三步反应消耗，则 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}} $ 、 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ 是反应的中间产物， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；该反应为气体分子数改变的反应，一定温度下，在恒容密闭容器中反应，气体的物质的量、压强会随着反应而变化，故容器内压强不再改变，说明反应已达平衡， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；一定温度下，在恒容密闭容器中，气体质量、气体体积、气体密度均始终不变，故混合气体的密度不变不能说明反应已达平衡， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。
② 恒容密闭容器中,对于反应 $ {\rm 2{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}(\mathrm{g})⇌4{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g}).} $ ， $ {t}_{1} $ 时充入 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}(\mathrm{g})} $ ，正反应速率瞬间增大，即 $ {\rm {v}_{正}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ 瞬间增大， $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ 和 $ {\rm c({\mathrm{O}}_{2})} $ 不变，则 $ {\rm Q < K} $ ，平衡正向移动，随反应继续进行， $ {\rm c({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5})} $ 有所下降，则正反应速率有所下降，即 $ {\rm {v}_{正}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ 有所下降， $ {t}_{2} $ 时又达到平衡，根据勒夏特列原理， $ {\rm c({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5})} $ 、 $ {\rm {v}_{正}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ 比旧平衡大，则 $ {\rm {v}_{正}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ 随时间变化的趋势图为
。
（4） $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 和熔融 $ {\rm {\mathrm{K}\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}} $ 可构成燃料电池， $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 作燃料、 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 作氧化剂，所以石墨Ⅰ电极为负极、石墨Ⅱ电极为正极，石墨Ⅰ电极上生成氮氧化物 $ {\rm \mathrm{Y}} $ ，因为负极上发生失电子的氧化反应，所以 $ {\rm \mathrm{Y}} $ 是五氧化二氮，则负极的电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}+{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}-{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 。
3．近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：
已知：反应Ⅰ $ {\rm . 2{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}(\mathrm{l})\xlongequal{}2{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})+{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }{H}_{1}=+551\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $
反应Ⅱ $ {\rm . 3{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})\xlongequal{}2{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}(\mathrm{l})+\mathrm{S}(\mathrm{s})\mathrm{\Delta }{H}_{2}=-254\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $
反应Ⅲ $ {\rm . \mathrm{S}(\mathrm{s})+{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})} $ $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{3}=-297\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $
（1） 对反应Ⅱ，在某一投料比时，两种压强下， $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。 $ {p}_{2} $ $ {p}_{1} $ （填“ $ > $ ”或“ $ < $ ”），得出该结论的理由是 。
（2） $ {\rm {\mathrm{I}}^{-}} $ 可以作为水溶液中 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。
$ {\rm ⅰ.{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{I}}^{-}+4{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}\mathrm{S}↓+2{\mathrm{I}}_{2}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}.} $ ；
$ {\rm ⅱ.{\mathrm{I}}_{2}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+} $ $ \xlongequal{} $ $ + $ $ {\rm +2{\mathrm{I}}^{-}} $ 。
（3） 探究ⅰ、ⅱ反应速率与 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 歧化反应速率的关系，实验如下：分别将 $ {\rm 18\mathrm{m}\mathrm{L}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 饱和溶液加入 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{L}} $ 下列试剂中，密闭放置观察现象（已知： $ {\rm {\mathrm{I}}_{2}} $ 易溶解在 $ {\rm \mathrm{K}\mathrm{I}} $ 溶液中）。
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序号
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A
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B
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试剂组成
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$ {\rm 0.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\mathrm{K}\mathrm{I}} $ 溶液
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$ {\rm a\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ $ {\rm \mathrm{K}\mathrm{I}} $ 溶液
$ {\rm 0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液
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实验现象
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溶液变黄，一段时间后出现浑浊
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溶液变黄，出现浑浊较A快
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序号
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C
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D
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试剂组成
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$ {\rm 0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液
|
$ {\rm 0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ $ {\rm \mathrm{K}\mathrm{I}} $ 溶液
$ {\rm 0.0002\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{I}}_{2}} $
|
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实验现象
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无明显现象
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溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快
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① B是A的对比实验，则 $ a= $ 。
② 比较A、B、C，可得出的结论是 。
③ 实验表明， $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 的歧化反应速率： $ {\rm \mathrm{D} > \mathrm{A}} $ ，结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因： 。
答案：（1） $ > $ ；反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动， $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 的物质的量增大，体系总物质的量减小， $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 的物质的量分数增大
（2） $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ ； $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}} $ ； $ {\rm 4{\mathrm{H}}^{+}} $
（3） ① 0.4
② $ {\rm {\mathrm{I}}^{-}} $ 是 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 歧化反应的催化剂， $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 单独存在时不具有催化作用，但 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 可以加快歧化反应速率
③ 反应ⅱ比ⅰ快，D中由反应ⅱ产生的 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 使反应ⅰ加快
解析：（2） 化学反应中的催化剂在第一个反应中作反应物、第二个反应中作生成物，总反应为 $ {\rm 3{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})\xlongequal{}2{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}(\mathrm{l})+\mathrm{S}(\mathrm{s})} $ ，催化过程中ⅰ为 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}+4{\mathrm{I}}^{-}+4{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}\mathrm{S}↓+2{\mathrm{I}}_{2}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}.} $ ，说明 $ {\rm {\mathrm{I}}^{-}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 在ⅰ中作反应物，在ⅱ中作生成物，同时ⅱ中还生成 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ ，根据元素守恒知，反应物还有 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ ，所以过程ⅱ为 $ {\rm {\mathrm{I}}_{2}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}\xlongequal{}4{\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}+2{\mathrm{I}}^{-}} $ 。
（3） ① $ {\rm \mathrm{B}} $ 是 $ {\rm \mathrm{A}} $ 的对比实验， $ {\rm c(\mathrm{K}\mathrm{I})} $ 应该相等，否则无法得出正确结论，所以 $ a=0.4 $ ；
② 比较 $ {\rm \mathrm{A}} $ 、 $ {\rm \mathrm{B}} $ 、 $ {\rm \mathrm{C}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 中只含 $ {\rm \mathrm{K}\mathrm{I}} $ 、 $ {\rm \mathrm{B}} $ 中含有 $ {\rm \mathrm{K}\mathrm{I}} $ 和硫酸、 $ {\rm \mathrm{C}} $ 中只含硫酸，反应快慢顺序是 $ {\rm \mathrm{B} > \mathrm{A} > \mathrm{C}} $ ，且 $ {\rm \mathrm{C}} $ 中没有明显现象，说明不反应， $ {\rm \mathrm{B}} $ 中含有酸导致其反应速率加快，所以得出的结论是 $ {\rm {\mathrm{I}}^{-}} $ 是 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 歧化反应的催化剂， $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 单独存在时不具有催化作用，但 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 可以加快歧化反应速率。