题目内容

14．图中，P为一可自由滑动的活塞，关闭K，分别向容器A、B中各充入2molX、2molY，起始时，VA=aL，VB=0.8aL（连通管的体积忽略不计），在相同温度和有催化剂存在的条件下，两容器中各自发生下述反应：
3X（g）+3Y（g）?2Z（g）+2W（g），达到平衡时，VB=0.6aL．
（1）平衡时A、B中混合气体的平均相对分子质量的关系是：MA＜MB（填“＞”“=”“＜”）．
（2）如果要计算出平衡时B中混合气体的密度，则至少还需要知道的数据是A或B（MX、MY、MZ、MW
分别表示X、Y、Z、W的摩尔质量）．①MX    ②MY    ③MZ    ④MW
A．③和④B．①和②C．①和③D．②③④
（3）打开K，一段时间后反应再次达到平衡，则B的体积为0.2aL．

分析 （1）开始时A中容器大，则A中压强小，正反应为气体物质的量减小的反应，A为恒温恒容，平衡后压强减小，B为恒温恒压，等效为在A平衡的基础上增大压强，与A中平衡相比，平衡正向移动，则平衡时B容器混合气体物质的量比A中的小，而混合气体总质量不变，再根据M=$\frac{m}{n}$判断；
（2）混合气体密度=混合气体质量÷容器容积，容器容积已知，需要混合气体总质量，混合气体总质量等于起始时X、Y质量之和，也可以等效为开始加入$\frac{4}{3}$molZ、$\frac{4}{3}$molW到达的平衡，混合气体总质量等于起始时Z、W质量之和；
（3）打开K，一段时间后反应再次达到平衡，等效为开始加入4molX、4molY到达的平衡，恒温恒压下与B中平衡为等效平衡，反应物转化率不变，平衡时混合气体总物质的量为B中2倍，恒温恒压下压强之比等于物质的量之比，进而计算开始加入4molX、4molY到达的平衡时总体积，减去容器A的体积即为B容器体积．

解答 解：（1）开始时A中容器大，则A中压强小，正反应为气体物质的量减小的反应，A为恒温恒容，平衡后压强减小，B为恒温恒压，等效为在A平衡的基础上增大压强，与A中平衡相比，平衡正向移动，则平衡时B容器混合气体物质的量比A中的小，而混合气体总质量不变，再根据M=$\frac{m}{n}$可知，MA＜MB，
故答案为：＜；
（2）混合气体密度=混合气体质量÷容器容积，容器容积已知，需要混合气体总质量，混合气体总质量等于起始时X、Y质量之和，也可以等效为开始加入$\frac{4}{3}$molZ、$\frac{4}{3}$molW到达的平衡，混合气体总质量等于起始时Z、W质量之和，故需要至少还需要知道的数据是：X、Y摩尔质量或Z、W摩尔质量，
故选：A或B；
（3）打开K，一段时间后反应再次达到平衡，等效为开始加入4molX、4molY到达的平衡，恒温恒压下与B中平衡为等效平衡，反应物转化率不变，平衡时混合气体总物质的量为B中2倍，恒温恒压下压强之比等于物质的量之比，则开始加入4molX、4molY到达的平衡时总体积为0.6aL×2=1.2aL，故B容器体积为1.2aL-aL=0.2aL，
故答案为：0.2a．

点评 本题考查化学平衡计算，涉及等效平衡问题，较好的考查学生分析解决问题能力，关键是等效平衡途径的建立，难度中等．

练习册系列答案
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10．下列离子方程式书写正确的是（　　）
A．MgSO4 溶液与Ba（OH）2溶液反应：SO42-+Ba2+═Ba SO4↓
B．钠与水的反应：2Na+2H2O═2Na++2OH-+H2↑
C．铝片与氢氧化钠溶液反应：2Al+2OH--+2H2O═AlO2-+3H2↑
D．氢氧化铁溶于氢碘酸中Fe（OH）3+3H+═Fe3++3H2O
11．一包固体混合物，其中可能含有KI，NaCl，Na2CO3，AgNO3和KNO3．现进行下列实验：
（1）溶于水，得到无色溶液和白色沉淀．
（2）过滤后，在沉淀中加入稀硝酸，沉淀部分溶解并产生气泡．
根据上述现象推断：固体混合物中，肯定存在NaCl、Na2CO3、AgNO3，肯定不存在KI，可能存在KNO3．
2．某化学兴趣小组利用废铁屑制取FeCl3•6H2O晶体．主要操作流程如下：

请回答下列问题：
（1）C烧杯中盛放的试剂的作用是吸收Cl2，防止污染环境．
（2）A中的X极应该连接电源的负极，A中发生反应的离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-．
（3）试剂瓶B中的溶液经过一系列操作得到FeCl3•6H2O晶体，这一系列操作由下列操作组成（操作不重复），则依次进行的操作为ADCB（填字母序号）A．加热浓缩  B．洗涤干燥    C．过滤    D．冷却结晶
（4）在整个实验过程中，盐酸必须保持过量，其主要原因是抑制Fe3+水解，该装置有无缺陷，若有，请回答应该加上H2尾气处理装置，若无本空可不答．
9．工业制硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个的关键步骤．
（1）在标准状况下，将a L由SO2和Cl2组成的混合气体通入200mL 0.1mol/L的Fe2（SO4）3溶液中，充分反应后，溶液的棕黄色变浅．向反应后的溶液中加入足量的BaCl2溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥后称重，其质量为23.3g．则混合气体中SO2的体积为0.896L，a的取值范围为：1.344＜a＜1.792．
（2）某温度下，SO2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）?SO3（g）△H=-98kJ•mol-1．开始时在100L的密闭容器中加入4.0
mol SO2（g）和10.0mol O2（g），当反应达到平衡时共放出热量196kJ，该温度下平衡常数K=3.33．
（3）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1mol O2，发生下列反应：
2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g），达到平衡后改变下述条件，SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大的是ACF（填字母）．
A．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO3
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N2
C．保持温度和容器体积不变，充入0.5mol SO2和0.25mol O2
D．保持温度和容器内压强不变，充入1mol SO3
E．升高温度
F．移动活塞压缩气体
（4）常温时，BaSO4的Ksp=1.08×10-10．现将等体积的BaCl2溶液与2.0×10-3mol/L的Na2SO4溶液混合．若要生成BaSO4沉淀，BaCl2溶液的最小浓度为2.16×10-7mol/L．
（5）N2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注．①一定温度下，在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应：2N2O5（g）?4NO2（g）+O2（g）△H＞0．
如表为反应在T1温度下的部分实验数据：
t/s050100
c（N2O5）/mol•L-15.03.52.4
则50s内NO2的平均生成速率为0.06mol•L-1•s-1．
②现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2．

写出石墨I电极上发生反应的电极反应式H2+CO32--2e-=CO2+H2O．
19．在一密闭的2.0L的容器里充入8.0mol SO2和4.0mol 18O2，在一定条件下开始反应：
2SO2（g）+O2（g）$?_{加热}^{催化剂}$2SO3（g），2min末测得容器中有7.2mol SO2．试回答：
（1）反应后，18O原子存在于SO2、O2、SO3（写化学式）分子中．
（2）计算2min末SO3的浓度为0.4mol/L．
（3）求用O2的浓度变化表示的该时间段内的化学反应速率（写出计算过程）．
6．金属单质及其化合物与工农业生产、日常生活有密切的联系．请回答下列问题：

（1）一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂，利用如下反应回收燃煤烟气中的硫．反应为：
2CO（g）+SO2（g）$\stackrel{催化剂}{?}$2CO2（g）+S（l）△H=-270KJ．mol-1其他条件相同、催化剂不同时，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，不考虑催化剂的价格因素，选择c为该反应的催化剂较为合理．（选填序号）    
a．Cr2O3         b．NiO         c．Fe2O3
选择该催化剂的理由是：Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源．
某科研小组用选择的催化剂，在380℃时，研究了n（CO）：n（SO2）分别为1：1、3：1时，SO2转化率的变化情况（图2）．则图2中表示n（CO）：n（SO2）=3：1的变化曲线为a．
（2）科研小组研究利用铁屑除去地下水中NO3-的反应原理．
①pH=2.5时，用铁粉还原KNO3溶液，相关离子浓度、pH随时间的变化关系如图3（部分副反应产物曲线略去）．请根据图中信息写出t1时刻前发生反应的离子方程式4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O；t1时刻后，反应仍在进行，溶液中NH${\;}_{4}^{+}$的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有明显变化，可能的原因是t1后溶液pH较大，Fe2+水解生成Fe（OH）2．
②若在①的反应中加入活性炭，可以提高除去NO3-的效果，其原因可能是活性炭和铁构成了原电池，加快反应速率．正常地下水中含有CO32-，会影响效果，其原因有：a．生成FeCO3沉淀覆盖在反应物的表面，阻止了反应的进行；b．CO32-消耗H+，溶液酸性减弱，效果降低．
（3）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、环保等优点，可用于电动汽车．电池反应为：FePO4+Li$?_{充电}^{放电}$LiFePO4
PO4，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电解质．放电时电池正极反应为FePO4+Li++e-=LiFePO4．
3．已知X、Y、Z为三种短周期元素且原子序数依次增大，其中X的原子核中只有1个质子，X与Y原子的最外层电子数之和等于Z原子的最外层电子数，Z的-2价离子的电子层结构与氖的相同．现有甲、乙、丙三种中学化学中常见的物质，甲、乙均由X、Y、Z三种元素组成，丙由X、Y两种元素组成．请用化学式回答一下问题：
（1）写出表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号：188O．
（2）甲的浓溶液能使蛋白质显黄色，由此可知甲的化学式为HNO3．
（3）由X、Y、Z三种元素形成的单质或化合物中，可以做清洁能源的单质是：H2；通常用作保护气的电子式：；检验元素X、Y、Z以质量比为1：7：12形成的化合物中所含阳离子的离子反应方程式是：
NH4++OH-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+H2O．
4．利用如图（a）和（b）中的信息，按图（c）装置（连接的A、B瓶中已充有NO2气体，Fe3+能催化H2O2分解）进行实验．可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的深（填“深”或“浅”），其原因是H2O2分解放热，使平衡2NO2═N2O4向生成NO2方向移动．

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