Question

14．（1）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ•mol^-1
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ•mo^-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ•mol^-1．
（2）Cr（OH）₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH）₃（s）?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq），常温下，溶度积Ksp[Cr（OH）₃]=1×10^-32，要使c（Cr³⁺）不高于10^-5mol/L，溶液的pH应调至≥5．
（3）在密闭容器中，3H₂（g）+N₂（g） $\frac{\underline{\;高温高压\;}}{催化剂}$2NH₃（g），下列能说明该反应已达到平衡状态的是C
A．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1：3：2
B．v（N₂）_正=3v（H₂）_逆
C．容器内压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
（4）已知汽缸中生成NO的反应为：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0，若1.0mol空气含0.80mol N₂和0.20mol O₂，1300oC时在1.0L密闭容器内经过5s反应达到平衡，测得NO为8.0×10^-4mol．5s内该反应的平均速率ν（NO）=1.6×10^-4mol/（L•s）（保留2位有效数字）；在1300oC 时，该反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）•c（{O}_{2}）}$．
（5）汽车尾气中NO和CO的转化．当催化剂质量一定时，增大催化剂固体的表面积可提高化学反应速率．右图表示在其他条件不变时，
反应2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g） 中，NO的浓度c（NO）随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线．1该反应的△H＜0（填“＞”或“＜”）．
②若催化剂的表面积S₁＞S₂，在图中画出c（NO） 在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线（并作相应标注）．

Answer 1

分析 （1）依据燃烧热概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，结合盖斯定律进行计算即可；
（2）Cr（OH）₃的溶度积K_sp=10^-32=c（Cr³⁺）•c（OH^-）³，要使c（Cr³⁺）降至≤10^-5 mol/L时，根据溶度积常数以及水的离子积常数来进行计算；
（3）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（4）计算出平衡时各种物质的物质的量，结合反应速率计算方法和平衡常数的表达式完成；
（5）催化剂的表面积S₁＞S₂，则催化剂S₁到达平衡的时间比催化剂S₂短，催化剂不影响平衡移动，平衡时NO的浓度相同，据此作图．

解答 解：（1）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ•mol^-1
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ•mol^-1
根据盖斯定律：$\frac{①}{2}-②×2$得到CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ•mol^-1，故表示甲醇燃烧热的热化学方程式为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ•mol^-1，
（2）Cr（OH）₃的溶度积K_sp=10^-32=c（Cr³⁺）•c（OH^-）³，当c（Cr³⁺）=10^-5mol/L时，溶液的c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9 mol/L，c（H⁺）═$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-9}}$=10^-5mol/L，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至5，要使c（Cr³⁺）不高于10^-5mol/L，溶液的pH应调至≥5，故答案为：≥5；
（3）A、容器中N₂、H₂、NH₃的浓度之比可能是1：3：2，也可能不是，与各物质的初始浓度及转化率有关，故错误；
B、v（N₂）_正=3v（H₂）_逆不能说明正逆反应速率相等，故B错误；
C、反应混合体系的压强不随时间的变化而变化，说明正逆反应速率相等，故正确；
D、容器内混合气体的密度始终不变，混合气体的密度保持不变的状态不一定是平衡状态，故D错误．
故选C．
（4）①在1.0L密闭容器内经过5s反应达到平衡，测得NO为8.0×10^-4mol，5s内该反应的平均速率ν（NO）=$\frac{\frac{8×1{0}^{-4}}{1.0}mol/L}{5s}$=1.6×10^-4 mol/（L•s），依据化学方程式写出反应的平衡常数为：K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；故答案为：1.6×10^-4 mol/（L•s），K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；
（5）温度T₂到达平衡的时间短，反应速率快，故温度T₂＞T₁，温度越高，平衡时NO的浓度越高，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，
故答案为：＜；
②催化剂的表面积S₁＞S₂，则催化剂S₁到达平衡的时间比催化剂S₂短，催化剂不影响平衡移动，平衡时NO的浓度相同，故c（NO） 在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线为：，故答案为：．

点评 本题考查较综合，涉及热化学方程式书写、化学反应速率和影响化学平衡的因素、化学平衡图象、平衡常数等，综合性较强，注重化学反应速率及化学平衡的综合考查，（5）中注意根据“先拐先平数值大”原则判断温度高低，作图时注意到达平衡的时间与平衡时NO的浓度，题目难度中等．