题目内容

根据所学知识,完成下列问题:

(1)化学反应可视为旧键断裂和新键生成的过程。键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和其燃烧产物P4O6的分子结构如图所示,现提供以下键能(kJ· mol-1): P-P:198,  P-O:360, O-O:498,白磷(P4)燃烧的热化学方程式为                       

(2)化学能与电能之间可以相互转化,以Fe、Cu、C(石墨)、CuSO4溶液、FeSO4溶液、Fe2(SO4)3溶液 、AgNO3溶液为原料,通过原电池反应实现2Fe3+ + Cu=2Fe2+ + Cu2+,请你把下图补充完整,使之形成闭合回路,并用元素符号标明电极。甲池中电解液是        溶液;乙池中电解液是         溶液。(要求:甲、乙两池中电解质元素种类始终保持不变)

(3)某市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物)其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题:

①对PM2.5空气样本用蒸馏水处理,制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:

离子

K+

Na+

NH4+

SO42-

NO3

Cl

浓度/ mol?L-1

4×10-6

6×10-6

2×10-5

4×10-5

3×10-5

2×10-5

根据表中数据判断该试样的酸碱性为        ,试样的pH值=        

②已知气缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g)  2NO(g) H>0

若1 mol空气含有0.8 molN2和0.2 molO2,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡。测得NO为8 × 10-4 mol.计算该温度下的平衡常数K= ___________;汽车启动后,气缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是                                          

 

【答案】

(1)P4(s) + 3O2(g) =P4O6(s) △H=-1638kJ·mol-1­­(3分)

(2)甲池:CuSO4(1分) ;乙池:Fe2(SO4)3(1分),图像正确得2分。

(3)①酸性,4  (3分)

②4×106 ;该反应为吸热反应,温度升高,反应速率加快,平衡右移 (4分)

【解析】

试题分析:(1)反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,则根据题意可知,该反应的反应热△H=198kJ/mol×6+498kJ/mol×3-360kJ/mol×12=-1638kJ/mol,所以该反应的热化学方程式是P4(s) + 3O2(g) =P4O6(s)    △H=-1638kJ/mol。

(2)原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。根据方程式可知,铜是还原剂,作负极。正极是溶液中的铁离子得到电子。所以根据电子的流向可知,甲中电极是负极,可选择铜做电极,电解质是硫酸铜。乙中电极是正极,可选择石墨作电极,电解质是硫酸铁。

(3)①根据溶液显中性可知,溶液中氢离子的物质的量浓度是4×10-5mol/L×2+3×10-5mol/L+2×10-5mol/L-4×10-6mol/L-6×10-6mol/L-2×10-5mol/L=1×10-4mol/L,则溶液的pH=4。

②反应前后体积不变,则可以设容器体积是1L,则

N2(g)  +   O2(g)  2NO(g)

起始浓度(mol/L)    0.8       0.2         0

转化浓度(mol/L)  4×10-4      4×10-4     8×10-4

平衡浓度(mol/L)   0.8       0.2        8×10-4

所以该温度下的平衡常数K==4×106

由于该反应为吸热反应,温度升高,反应速率加快,平衡向正反应方向移动,所以气缸温度越高,单位时间内NO排放量越大。

考点:考查热化学方程式、原电池、pH、平衡常数以及外界条件对反应速率和平衡常数的影响

点评:该题是高考中的常见题型,试题针对性强,贴近高考,有利于调动学生的学习兴趣,激发学生的学习积极性,有利于培养学生的逻辑推理能力和抽象思维能力。也有助于培养学生的环境保护意识和能源节约意识。

 

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