Question

請根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的有關(guān)原理回答下列問題．
（1）現(xiàn)代工業(yè)采用甲烷部分氧化法制H₂，其反應(yīng)式為：
CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₁=-35.6kJ/mol…①
試判斷常溫下，上述反應(yīng)能否自發(fā)進行？

 

．（選填“能”或“否”）．
有研究認為甲烷部分氧化的機理為：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-890.3kJ/mol…②
CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H₃=+247.3kJ/mol…③
試結(jié)合反應(yīng)①確定下面熱化學(xué)反應(yīng)方程式中的△H：
CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=

 

kJ/mol
（2）在恒溫條件下，將N₂與H₂按一定比例混合的氣體充入一個2L固定容積的密閉容器中，10分鐘后反應(yīng)達平衡時，n（N₂）=1.2mol，n（H₂）=1.2mol，n（NH₃）=0.8mol，則反應(yīng)速率
v（N₂）=

 

mol/（L?min），H₂的轉(zhuǎn)化率=

 

，平衡常數(shù)K=

 

．若保持容器的溫度和容積不變，將上述平衡體系中的混合氣體均增加0.8mol，則平衡會向

 

移動（選填“正反應(yīng)方向”、“逆反應(yīng)方向”或“不”）．
（3）O₃氧化脫除燃煤煙氣中NO的反應(yīng)為NO（g）+O₃（g）?NO₂（g）+O₂（g）．在一定條件下，將NO和O₃通入絕熱恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，正反應(yīng)速率時間變化的關(guān)系如圖所示．由圖可得出的正確說法是

 

A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B．反應(yīng)物濃度：b點小于c點
C．反應(yīng)在c點恰好達到平衡狀態(tài)
D．△t₁=△t₂時，NO的轉(zhuǎn)化量：a～b段小于b～c段
（4）已知當(dāng)溶液中某種離子濃度小于10^-5mol/L時即可看作完全沉淀．現(xiàn)向濃度均
為0.022mol/L的CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃的混合溶液中加入NaOH溶液，當(dāng)溶液的pH=

 

時，F(xiàn)e³⁺才能完全沉淀，此時Cu²⁺是否開始沉淀？

 

（選填“是”或“否”）．[已知常溫下Cu（OH）₂的K_SP=2.2×10^-20，F(xiàn)e（OH）₃的K_SP=1.25×10^-36，lg2=0.3]
若要除去上述混合溶液中的Fe³⁺，可采取的方法是：先向溶液中加入下列物質(zhì)中的

 

，然后過濾．
A．NaOH      B．CuO     C．Cu（OH）₂ D．NH₃?H₂O．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計算,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）反應(yīng)的自發(fā)性是由熵變和焓變共同決定，若△H＜0，△S＞0，則一定能自發(fā)進行，若△H＞0，△S＜0，則一定不能自發(fā)進行，若△H＜0，△S＜0或△H＞0，△S＞0，則可以自發(fā)進行，是否自發(fā)和溫度有關(guān)．用蓋斯定定律進行反應(yīng)熱的計算，如果一個反應(yīng)可以分幾步進行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時的反應(yīng)熱是相同的．
（2）化學(xué)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率和平衡移動有關(guān)知識的考查，涉及到三行式的應(yīng)用．其中在保持容器的溫度和容積不變，將上述平衡體系中的混合氣體均增加0.8mol，相當(dāng)于給原平衡體系加壓，接下來考慮外界因素對平衡移動的影響．
（3）化學(xué)平衡圖象題，根據(jù)圖象開始階段反應(yīng)速率逐漸增大，說明反應(yīng)剛開始時溫度升高對正反應(yīng)速率的影響大于濃度減小對正反應(yīng)速率的影響，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，c點反應(yīng)速率還再變化，而不是固定不變，只有不再隨時間的變化而變化，才是平衡狀態(tài)，△t₁=△t₂時，NO的轉(zhuǎn)化量，看a～b段和b～c段斜率大�。�
（4）通過溶度積的表達式，求溶液的PH；離子積和溶度積的相對大小來判斷沉定是否形成．除雜是鐵離子水解平衡的考查，除雜的同時不能新雜質(zhì)．

解答： 解：（1）在CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₁=-35.6kJ/mol中，在化學(xué)反應(yīng)中若△H＜0，△S＞0，則一定能自發(fā)進行，若△H＞0，△S＜0，則一定不能自發(fā)進行，若△H＜0，△S＜0或△H＞0，△S＞0，則可以自發(fā)進行，是否自發(fā)和溫度有關(guān)．而該反應(yīng)的△S＞0，△H＜0所以反應(yīng)一定能自發(fā)．故答案為：能
用蓋斯定定律進行反應(yīng)熱的計算，如果一個反應(yīng)可以分幾步進行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時的反應(yīng)熱是相同的．通過分析，
目標反應(yīng)的△H=（4△H₁-△H₂-△H₃）÷2=[-35.6kJ/mol×4-（-890.3kJ/mol）-247.3kJ/mol]÷2=+250.3kJ/mol，故答案為：+250.3kJ/mol．
（2）設(shè)起始時n（N₂）為xmol，n（H₂）為ymol，N₂的轉(zhuǎn)化量為amol由方程式可知：
                   N₂ +3H₂ ?2NH₃  
 起始量（mol）      x   y     0            
 變化量（mol）      a   3a    2a            
 平衡量（mol）    x-a   3a    2a
由題意可知：x-a=1.2，y-3a=1.2，2a=0.8，
即：x=1.6mol，y=2.4mol，a=0.4mol，所以反應(yīng)速率v（N₂）=

0.4mol 2L

10min

=0.02mol/（L?min），
H₂的轉(zhuǎn)化率為：

3×0.4mol

2.4mol

×100%=50%，平衡常數(shù)K為

(0.4mol/L)2

0.6mol/L×(0.6mol/L)3

=1.23，
其中在保持容器的溫度和容積不變，將上述平衡體系中的混合氣體均增加0.8mol，相當(dāng)于給原平衡體系加壓，增加壓強平衡向正反應(yīng)方向．
故答案為：0.02mol/（L?min）；50%；1.23；平衡向正反應(yīng)方向；
（3）A．開始階段反應(yīng)速率逐漸增大，說明反應(yīng)剛開始時溫度升高對正反應(yīng)速率的影響大于濃度減小對正反應(yīng)速率的影響，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故A正確；
B．隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，所以b點反應(yīng)物的濃度大于c點，故B錯誤；
C．根據(jù)圖象可知c點反應(yīng)速率還再變化，因此不是平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．根據(jù)曲線的斜率可知b～c段反應(yīng)速率快，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率大，故D正確．
故答案為：AD；
（4）當(dāng)Fe³⁺完全沉淀時，C（OH^-）=

3	Ksp CFe3+

=

3	1.25×10-36 10-5

=5×10^-11，則PH=-lg

10-14

5×10-11

=3.7，
Q_C=0.022×（5×10^-11）²=5.5×10^-23＜2.2×10^-20=Ksp，所以沒有Cu²⁺沉淀．Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）_3⁺3H⁺ 加入這種物質(zhì)必須促進其水解，而且不能引進新雜質(zhì)，ABCD都促進水解，水解平衡正向移動，但AD引入新的雜質(zhì)．
故答案為：3.7；否；BC．

點評：本題綜合性較大，涉及蓋斯定律的計算、化學(xué)平衡常數(shù)、圖象分析，平衡移動、鹽類水解，難溶電解質(zhì)的考查等，難度中等，是對學(xué)生綜合能力的考查，（4）為易錯點，判斷兩者的相對大小是關(guān)鍵．