Question

【題目】（1）利用I2O5可使CO與H2O(g)反應轉化為CO2和H2，從而有效減少大氣污染。該過程可通過圖1所示的兩步反應循環實現。

其中：反應Ⅰ為I2O5(s)＋5CO(g)=I2(s)＋5CO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1

反應Ⅱ中，生成1 mol H2(g)時，反應熱ΔH＝b kJ·mol－1。

①總反應的熱化學方程式為(反應熱ΔH用含a、b的代數式表示)______。

②在恒溫密閉容器中加入一定量的CO(g)和I2O5(s)，發生反應Ⅰ并達到平衡。測得體系中各氣體組分的體積分數φ隨時間t的變化如圖2所示。則此反應用氣體分壓表示的平衡常數Kp＝______(已知：氣體分壓＝氣體總壓×體積分數)。

（2）已知鉛鹽中，Pb(NO3)2、(CH3COO)2Pb易溶于水，PbSO4、PbS難溶于水，室溫下其溶度積常數為Ksp(PbSO4)＝1.06×10－8；Ksp(PbS)＝3.40×10－28。

①將一定量的PbSO4加入足量飽和CH3COONH4溶液中，微熱，并不斷攪拌，因發生復分解反應，PbSO4緩慢溶解。能發生此復分解反應的原因是______。

②某溶液中主要含有S2－、SO42-等陰離子，向其中滴加Pb(NO3)2溶液，當PbSO4開始析出時，溶液中＝________。

（3）鈦基二氧化鉛(Ti/PbO2)是重要的電極材料，工業上用電解法制作，主要流程如圖：

其中“電解沉積表層”是制作的關鍵，方法是電解可溶性鉛鹽溶液，使生成的PbO2沉積在陽極金屬鈦(Ti)上。主反應為2Pb2＋＋2H2O=Pb＋PbO2＋4H＋。

①必須預先將陽極金屬鈦進行“熱鈍化處理”，原因是_______。

②電解槽中，陽極主要的反應式為___；該法的缺點是陽極、陰極均會發生副反應。其中陰極上產生的氣體副產物是____。

③電解法制得的PbO2晶體中含有少量的＋2價鉛，從而導致氧原子所在位置出現少量“空穴”(即化學式為PbOx，但x＜2)。若電解時每生成1molPbOx轉移1.94NA個e－(NA為阿伏加德羅常數的值)，則鉛元素中＋2價鉛所占的質量分數為____。

Answer 1

【答案】CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g) ΔH＝(0.2a＋b)kJ·mol－1 243(或35) 生成的醋酸鉛難電離 3.21×10－20 電解時，陽極材料鈦可被氧化，需表面鈍化防護 Pb2＋－2e－＋2H2O＝PbO2＋4H＋ H2 3%(或0.03)

【解析】

(1)①根據蓋斯定律確定總反應方程式；

②先計算各組分的分壓，再計算平衡常數Kp；

(2)①醋酸鉛是弱電解質，促進硫酸鉛溶解平衡正向移動；

②由于Ksp(PbS)遠小于Ksp(PbSO4)，所以當PbSO4開始沉淀時，可認為S2－已沉淀完全，得到的是兩種物質的飽和溶液；

(3)①鈦為活性電極。

②陽極上Pb2＋失電子被氧化為PbO2；陰極上除Pb2＋能得電子外，溶液中的H＋也會得電子發生還原反應。

③每生成1 molPbO2轉移2 mol電子，若轉移1.94 mol電子，則生成0.97 mol PbO2，所以1 mol PbOx中有0.03 mol Pb2＋。

(1)①反應Ⅱ的熱化學方程式為I2(s)＋5H2O(g)＝I2O5(s)＋5H2(g) ΔH＝5b kJ·mol－1，結合反應Ⅰ：I2O5(s)＋5CO(g)＝I2(s)＋5CO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1，得到總反應的熱化學方程式為CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g) ΔH＝(0.2a＋b) kJ·mol－1。

②設氣體的總壓強為p，則平衡時，p(CO)＝p×25%，p(CO2)＝p×75%。Kp＝=＝35＝243。

(2)①硫酸鉛在水溶液里存在溶解平衡，加入醋酸銨時，醋酸根離子和鉛離子生成弱電解質醋酸鉛，促進硫酸鉛溶解。

②由于Ksp(PbS)遠小于Ksp(PbSO4)，所以當PbSO4開始沉淀時，可認為S2－已沉淀完全，得到的是兩種物質的飽和溶液，＝==3.21×10－20；

(3)①鈦為活性電極，若不進行“熱鈍化處理”，陽極金屬鈦會放電溶解。

②陽極上Pb2＋失電子被氧化為PbO2，電極反應式為Pb2＋－2e－＋2H2O＝PbO2＋4H＋；陰極上除Pb2＋能得電子外，溶液中的H＋也會得電子放出H2。

③每生成1 molPbO2轉移2 mol電子，若轉移1.94 mol電子，則生成0.97 mol PbO2，所以1 mol PbOx中有0.03 mol Pb2＋，其在鉛元素中的質量分數為=3%。