Question

能源的開發(fā)利用與人類社會的可持續(xù)性發(fā)展息息相關(guān)。

I．已知：Fe₂O₃(s)＋3C(s)= 2Fe(s)＋3CO(g)  △H₁=a kJ·mol^-1

CO(g)＋O₂(g)=CO₂(g)   △H₂=b kJ·mol^-1

4Fe(s)＋3O₂(g)=2Fe₂O₃(s)   △H₃=c kJ·mol^-1

則C的燃燒熱________kJ·mol^-1

II．（1）依據(jù)原電池的構(gòu)成原理，下列化學反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池的是____(填序號)。

A．C(s)+CO₂(g)=2CO(g)           B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H₂O(1)

C．2H₂O(l) = 2H₂(g)+O₂(g)        D．2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)

若以熔融的K₂CO₃與CO₂為反應(yīng)的環(huán)境，依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計成一個原電池，請寫出該原電池的負極反應(yīng)：___________。

（2）某實驗小組模擬工業(yè)合成氨反應(yīng)N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) △H=-92.4kJ·mol^-1，開始他們將N₂和H₂混合氣體20mol (體積比1：1)充入5L合成塔中。反應(yīng)前壓強為P₀，反應(yīng)過程中壓強用P表示，反應(yīng)過程中與時間t的關(guān)系如圖所示。

請回答下列問題：

①反應(yīng)達平衡的標志是（填字母代號）________。

A．壓強保持不變

B．氣體密度保持不變

C．NH₃的生成速率是N₂的生成速率的2倍

②2min時，以c(N₂)變化表示的平均反應(yīng)速率為________。

③若提高N₂的轉(zhuǎn)化率可采取的措施有________。

A．向體系中按體積比1：1再充入N₂和H₂

B．分離出NH₃

C．升高溫度

D．充入He氣使壓強增大

E．加入一定量的N₂

（3）25°C時，BaCO₃和BaSO₄的溶度積常數(shù)分別是8×10^－9和1×10^－10，某含有BaCO₃沉淀的懸濁液中，c(CO₃^2-)=0.2mol·L^-1，如果加入等體積的Na₂SO₄溶液，若要產(chǎn)生 BaSO₄沉淀，加入Na₂SO₄溶液的物質(zhì)的量濃度最小是________mol • L^－1。

 

Answer 1

【答案】

 

I． 

Ⅱ．（1）D     CO－2e^- + CO₃^2-＝2CO₂  

（2）①AC      ② 0.1mol·L^－１·min^－１     ③AB  

（3）2.5×10^-3

【解析】

試題解析：I．燃燒熱指1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時放出的熱量。依據(jù)蓋斯定律，將第一個方程式乘以2，加上第二個方程式乘以6，加上第三個方程式，得到的方程式再除以6，可得到目標方程式C（s）+O₂（g）=CO₂（g），焓變作相應(yīng)變化即可。

II．（1）原電池反應(yīng)需要是自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，據(jù)此可知只有D反應(yīng)符合要求。

依據(jù)CO燃燒設(shè)計的原電池屬于燃料電池，負極燃料失電子；因電解質(zhì)是熔融的K₂CO₃，故負極反應(yīng)式為CO與CO₃^2-結(jié)合失電子生成CO₂。

（2）①該反應(yīng)是一個氣體分子總數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng)，因此壓強不變可說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A正確；容器容積不變，氣體總質(zhì)量不變，故氣體密度一直不變，B錯；氨氣的生成速率是正反應(yīng)速率，氮氣的生成速率是逆反應(yīng)速率，二者的速率比為2:1時，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡，C正確。

②設(shè)反應(yīng)消耗的氮氣的物質(zhì)的量為amol，則有

N₂  ＋3H₂   2NH₃

初始量/mol：10     10              0

變化量/mol：a      3a              2a

最終量/mol：10-a   10-3a            2a

根據(jù)圖像，2min時P/P₀=0.9，根據(jù)相同條件下氣體壓強比等于物質(zhì)的量之比，則有

，解得a=1，

則以氮氣表示的反應(yīng)速率為：。

③欲提高氮氣的轉(zhuǎn)化率，需使平衡正向移動，但不能通過增加氮氣的量實現(xiàn)。向體系中按1:1增加氮氣和氫氣，與原比例相同，相當于增大壓強，平衡正向移動，氮氣轉(zhuǎn)化率提高，A正確；分離出氨氣，則平衡正向移動，B正確；反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動，C錯；因容器容積不變，充入惰性氣體對平衡無影響，D錯；加入氮氣，平衡雖然正向移動，但氮氣的轉(zhuǎn)化率會減小，E錯。

（3）含有BaCO₃沉淀的懸濁液已達到沉淀溶解平衡，再加入Na₂SO₄使沉淀轉(zhuǎn)化為BaSO₄，此時溶液中的c(Ba²⁺)相同，故有，則，代入數(shù)據(jù)，可得。

考點：考查蓋斯定律應(yīng)用，原電池電極反應(yīng)式書寫，化學反應(yīng)速率計算，化學平衡狀態(tài)判斷及影響因素，圖像分析，沉淀溶解平衡計算等。