Question

能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。

Ⅰ.已知：Fe2O3(s)＋3C(s)=2Fe(s)＋3CO(g) ΔH1＝a kJ·mol－1

CO(g)＋O2(g)=CO2(g)　 ΔH2＝b kJ·mol－1

4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)　 ΔH3＝c kJ·mol－1

则C的燃烧热ΔH＝________ kJ·mol－1。

Ⅱ.(1)依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号)。

A．C(s)＋CO2(g)=2CO(g)

B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)

C．2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)

D．2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)

若以熔融的K2CO3与CO2为反应的环境，依据所选反应设计成一个原电池，请写出该原电池的负极反应：______________________________________

_______________________________________________________________。

(2)某实验小组模拟工业合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，开始他们将N2和H2混合气体20 mol(体积比1∶1)充入5 L合成塔中，反应前压强为p0，反应过程中压强用p表示，反应过程中与时间t的关系如图所示。

请回答下列问题：

 

①反应达平衡的标志是(填字母代号)________。

A．压强保持不变

B．气体密度保持不变

C．NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍

②0～2 min内，以c(N2)变化表示的平均反应速率为________。

③欲提高N2的转化率，可采取的措施有________。

A．向体系中按体积比1∶1再充入N2和H2

B．分离出NH3

C．升高温度

D．充入氦气使压强增大

E．加入一定量的N2

(3)25 ℃时，BaCO3和BaSO4的溶度积常数分别是8×10－9和1×10－10，某含有BaCO3沉淀的悬浊液中，c(CO32—)＝0.2 mol·L－1，如果加入等体积的Na2SO4溶液，若要产生BaSO4沉淀，加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是________ mol·L－1。

 

Answer 1

Ⅰ.

Ⅱ.(1)D　CO－2e－＋CO32—=2CO2

(2)①AC　②0.1 mol·L－1·min－1　③AB　(3)0.01

【解析】Ⅰ.三个热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，(①×2＋②×6＋③)÷6得，C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝(2a＋6b＋c)kJ·mol－1，则C的燃烧热为 kJ·mol－1。Ⅱ.(1)自发的氧化还原反应可以设计成原电池，选D；负极失电子发生氧化反应，负极反应为CO－2e－＋CO32—=2CO2。(2)①此反应是反应前后气体分子数不相等的反应，压强不变说明达到平衡；因为气体总的质量不变，容器体积不变，所以密度始终不变，不能运用密度不变作为反应达到平衡的标志；NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍，说明反应达到平衡。②设反应的N2为x mol，则反应的H2为3x mol，生成的NH3为2x mol，由压强关系得＝0.9，解得x＝1，则用氮气表示的平均反应速率为＝0.1 mol·L－1·min－1。③此反应的正反应为放热反应，所以升高温度平衡逆向移动，氮气的转化率降低，C错误；充入氦气使压强增大，但各物质的浓度不变，平衡不移动，氮气的转化率不变，D错误；加入一定量的氮气，氮气的转化率降低，E错误。(3)根据题给数据，由Ksp(BaCO3)＝c(Ba2＋)·c(CO32—)得c(Ba2＋)＝4×10－8 mol·L－1，混合后溶液中，c(Ba2＋)＝2×10－8 mol·L－1，要想产生BaSO4沉淀，至少需要Qc＝

c(Ba2＋)·c(SO42—)＝Ksp(BaSO4)，计算得c(SO42—)＝5×10－3 mol·L－1，则加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是0.01 mol·L－1。