Question

（12分）下列三個(gè)反應(yīng)在某密閉容器中進(jìn)行：

反應(yīng)①  Fe(s)+CO₂(g)FeO(s)+CO(g)     △H₁=" a" kJ·mol^-1

反應(yīng)②  2CO(g)+O₂(g)2CO₂(g) △H₂=" b" kJ·mol^-1

反應(yīng)③  2Fe(s)+O₂(g)2FeO(s)          △H₃

（1）則△H₃=                        （用含a、b的代數(shù)式表示）

（2）已知500℃時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù)K=1.0，在此溫度下2L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)①，F(xiàn)e和CO₂的起始量均為2.0mol，達(dá)到平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率為            

（3）將上述平衡體系升溫至700℃，再次達(dá)到平衡時(shí)體系中CO的濃度是CO₂濃度的兩倍，則

a    0（填“>”、“<”或“=”）。為了加快化學(xué)反應(yīng)速率且使體系中CO的物質(zhì)的量增加，其它條件不變時(shí)，可以采取的措施有         （填序號）。

A．縮小反應(yīng)器體積                        B．再通入CO₂

C．升高溫度                             D．使用合適的催化劑

（4）最近一些科學(xué)家研究采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）實(shí)現(xiàn)氮的固定——氨的電解法合成，大大提高了氮?dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率�？偡磻�(yīng)式為：。則在電解法合成氨的過程中，應(yīng)將Ｈ₂不斷地通入    極（填“正”、“負(fù)”、 “陰” 或“陽”）；在另一電極通入N₂，該電極反應(yīng)式為                         。

（5）在25℃下，將a mol·L^-1的氨水與0.01 mol·L^-1的鹽酸等體積混合，反應(yīng)后溶液中c(NH4⁺)=c(Cl^-)，則溶液顯___________性（填“酸”“堿”或“中”）， 可推斷a      0.01（填大于、等于或小于）。

 

Answer 1

【答案】

（1）（2a+b）kJ·mol^-1

（2）50%   ；（3）>（1）；BC（4）陽   N₂＋6H^＋＋6e＝2NH₃）  （5）中，大于。

【解析】

試題分析：蓋斯定律的應(yīng)用。反應(yīng)熱也遵守蓋斯定律，可以看到

反應(yīng)③=2①+ ② 所以（1）則△H₃=（2a+b）kJ·mol^-1

Fe(s)+CO₂(g)FeO(s)+CO(g)

起始物質(zhì)的量濃度        1    1             0      0

變化物質(zhì)的量濃度        x     x            x      x

平衡物質(zhì)的量濃度        1-x   1-x          x      x

已知500℃時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù)K=1.0=x/(1-x) 所以x=0.5 達(dá)到平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率為100%x/(1-x)=50%

將上述平衡體系升溫至700℃，再次達(dá)到平衡時(shí)體系中CO的濃度是CO₂濃度的兩倍，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，說明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則a>0 ；為了加快化學(xué)反應(yīng)速率且使體系中CO的物質(zhì)的量增加，平衡必需向正向移動(dòng)，而反應(yīng)前后氣體體積不變化，所以可以采取的措施有         

再通入CO₂ ；升高溫度 ,使用催化劑，只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，但是平衡不會移動(dòng)。

 從化合價(jià)的變化上可以看到氫氣的化合價(jià)升高，做還原劑，所以在電解法合成氨的過程中，應(yīng)將Ｈ₂不斷地通入陽極；在另一電極通入N₂，該電極反應(yīng)式為

N₂＋6H^＋＋6e＝2NH₃       在25℃下，將a mol·L^-1的氨水與0.01 mol·L^-1的鹽酸等體積混合，反應(yīng)后溶液中c(NH4⁺)=c(Cl^-)，根據(jù)質(zhì)子守恒，知道氫離子和氫氧根的濃度也相等，所以溶液顯中性， 可推斷a 大于0.01，如實(shí)等體積等濃度混合，溶液也會顯示酸性，所以顯示中性，a 必須大于0.01

考點(diǎn)：蓋斯定律的計(jì)算 平衡常數(shù)是計(jì)算 化學(xué)平衡的影響因素 電極反應(yīng) 質(zhì)子守恒

點(diǎn)評：此題綜合性很強(qiáng)，考查知識點(diǎn)廣。蓋斯定律的內(nèi)容為：在定壓定容條件下，任意一個(gè)反應(yīng)其總反應(yīng)的熱效應(yīng)只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)而與反應(yīng)的路程無關(guān)。只要學(xué)生學(xué)習(xí)過程中牢記并理解這些基本定義，便不難解答此題。