题目内容
15.2013年下半年我国大部地区发生了严重的雾霾天气,汽车尾气的排放、北方到了冬季烧煤供暖所产生的废气、工业生产排放的废气等等都是产生雾霾天气的原因之一.汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因.已知:①N2(g)+O2(g)?2NO(g)△H1
②2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)△H2
③2CO2(g)?2CO(g)+O2(g)△H3
④2CO(g)+2NO(g)?N2(g)+2CO2(g)△H4
请完成以下问题:
(1)根据反应①②③,确定反应④中△H4=-△H1-2△H3
(2)根据图1,反应④热化学方程式2CO(g)+2NO(g)?N2(g)+2CO2(g)△H=-745KJ/mol,该反应在低温(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下有利于该反应正向自发.
(3)图2表示反应④的反应物NO、CO起始物质的量比、温度对平衡时CO2的体积分数的影响.
①T1>T2 (填“=”、“>”或“>”),X、Y、Z三点,CO的转化率的从大到小的顺序是Z>Y>X.
②T1℃时,在1L的密闭容器中,充入0.1molCO和0.1molNO,达到Y点时,测得NO的浓度为0.02mol•L-1,则此温度下平衡常数K=1600,若此温度下,某时刻测得CO、NO、N2、CO2的浓度分别为0.01mol•L-1、amol•L-1、0.01mol•L-1、0.04mol•L-1,要使反应向正方向进行,a的取值范围为>0.01.
(4)恒温恒容时,反应④中NO、CO按一定比例投料,反应过程中CO浓度随时间的变化关系如图3所示,请在同一图中绘出N2浓度随时间的变化曲线.
分析 (1)依据热化学方程式和该死定律计算得到热化学方程式;
(2)依据图象分析,反应是放热反应,反应的焓变△H=E1-E2,结合热化学方程式书写方法写出,标注物质聚集状态和对应反应焓变;反应自发进行的判断依据是△H-T△S<0;
(3)①图象分析,反应物NO、CO的起始物质的量比一定,反应是放热反应,温度越高平衡逆向进行,二氧化碳体积分数减小;温度一定,随反应物NO、CO的起始物质的量比增大,X-Y反应正向进行,一氧化碳的转化率X<Y,Y-Z平衡正向进行,一氧化氮增大会提高一氧化碳的转化率,则Y<Z;
②依据化学平衡三段式列式计算,平衡常数用平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到,依据浓度商和平衡常数比较分析反应进行的分析;
(4)恒温恒容时,反应④中NO、CO按一定比例投料,CO浓度随时间的逐渐减少,N2浓度随时间逐渐增大.
解答 解:(1)①N2(g)+O2(g)?2NO(g)△H1
②2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)△H2
③CO2(g)?CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)△H3
依据盖斯定律计算③×2+①得到N2(g)+2CO2(g)=2CO(g)+2NO(g)△H=△H1+2△H3;
改变反应方向得到反应④的热化学方程式为:2CO(g)+2NO(g)?N2(g)+2CO2(g)△H4 =-△H1-2△H3;
故答案为:-△H1-2△H3;
(2)图象分析,反应是放热反应,反应的焓变△H=E1-E2=145KJ/mol-890KJ/mol=-745KJ/mol,热化学方程式为:2CO(g)+2NO(g)?N2(g)+2CO2(g)△H=-745KJ/mol;反应是放热反应,△H<0,△S<0,低温下△H-T△S<0;
故答案为:2CO(g)+2NO(g)?N2(g)+2CO2(g)△H=-745KJ/mol;低温;
(3)①图象分析,反应物NO、CO的起始物质的量比一定,反应是放热反应,温度越高平衡逆向进行,二氧化碳体积分数减小,T1>T2;温度一定,随反应物NO、CO的起始物质的量比增大,X-Y反应正向进行,一氧化碳的转化率X<Y,Y-Z平衡正向进行,一氧化氮增大会提高一氧化碳的转化率,则Y<Z,X、Y、Z三点,CO的转化率的从大到小的顺序Z>Y>X;
故答案为:>;Z>Y>X;
②T1℃时,在1L的密闭容器中,充入0.1mol CO和0.1mol NO,达到Y点时,测得NO的浓度为0.02mol•L-1,
2CO(g)+2NO(g)?N2(g)+2CO2(g)
起始量(mol/L) 0.1 0.1 0 0
变化量(mol/L) 0.08 0.08 0.04 0.08
平衡量(mol/L) 0.02 0.02 0.04 0.08
则此温度下平衡常数K=$\frac{c(N{\;}_{2})c{\;}^{2}(C{O}_{2)}}{{c}^{2}(CO){c}^{2}(NO)}$=$\frac{0.04×0.0{8}^{2}}{0.0{2}^{2}×0.0{2}^{2}}$=1600;
某时刻测得CO、NO、N2、CO2的浓度分别为0.01mol•L-1、a mol•L-1、0.01mol•L-1、0.04mol•L-1,要使反应向正方向进行Q<K=1600,Q=$\frac{c(N{\;}_{2})c{\;}^{2}(C{O}_{2)}}{{c}^{2}(CO){c}^{2}(NO)}$=$\frac{0.01×0.0{4}^{2}}{0.0{1}^{2}×{a}^{2}}$<1600;所以a>0.01;
故答案为:1600;>0.01.
(4)恒温恒容时,反应④中NO、CO按一定比例投料,CO浓度随时间的逐渐减少,N2浓度随时间逐渐增大,如图所示:
,
故答案为:
.
点评 本题考查了热化学方程式书写 和盖斯定律计算,化学反应速率、平衡常数概念理解和计算应用,图象分析方法,反应自发进行的判断依据是关键,题目难度中等.
| A. | HOCH2CH2COOH | B. | HOOC-COOH | C. | HOCH2CH2OH | D. | CH3COOH |
| A. | 都能够在空气中燃烧 | B. | 都能够与水反应 | ||
| C. | 都是柔软的银白色金属(铯略带金色) | D. | 都可以保存在煤油中 |
| A. | 在0.1 mol•L-1NaHCO3溶液中:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(H2CO3) | |
| B. | 在0.1 mol•L-1NaClO溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HClO) | |
| C. | 某温度下,CH3COOH溶液中滴入NaOH溶液,使溶液pH=7时:c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-) | |
| D. | 已知酸性:HCOOH>CH3COOH,相同浓度的HCOOK与CH3COONa溶液中:c(K+)-c(HCOO-)>c(Na+)-c(CH3COO-) |
| A. | 用氨水鉴别Al3+、Mg2+和Ag+ | |
| B. | 用Ba( NO3)2溶液鉴别Cl-、$SO_4^{2-}$和$CO_3^{2-}$ | |
| C. | 用核磁共振氢谱鉴别l-溴丙烷和2-溴丙烷 | |
| D. | 用KMnO4酸性溶液鉴别CH3CH═CHCH2OH和CH3CH2CH2CHO |
| A. | 向平衡体系中加入少量KCl固体或Fe(SCN)3固体,溶液红色都变浅 | |
| B. | 向平衡体系中加入少量FeCl3固体或KSCN固体,溶液红色加深 | |
| C. | 向平衡体系中加入水稀释,平衡不移动,但溶液红色变浅 | |
| D. | 该反应的离子方程式为:3KSCN+Fe3+═Fe(SCN)3(血红色)+3K+ |
| A. | 离子键就是使阴、阳离子结合成化合物的静电引力 | |
| B. | 由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物 | |
| C. | 离子化合物可能含共价键,共价化合物中不含离子键 | |
| D. | 同周期非金属元素氧化物对应水化物的酸性从左到右依次增强 |
已知黄磷与少量Cl2反应生成PCl3,与过量Cl2反应生成PCl5.PCl3遇水会强烈水解生成H3PO3和HCl;遇O2会生成POCl3,POCl3溶于PCl3.PCl3、POCl3的熔沸点如表:
| 物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ |
| PCl3 | -112 | 75.5 |
| POCl3 | 2 | 105.3 |
(1)B中所装试剂是浓H2SO4;E中冷水的作用是冷凝PCl3防止其挥发.
(2)F中碱石灰的作用是吸收多余的氯气,防止空气中的水蒸汽进入烧瓶中和PCl3 反应.
(3)实验时,检查装置气密性后,先打开K3通入干燥的CO2,再迅速加入黄磷.通干燥CO2的作用是排尽装置中的空气,防止白磷自燃.
(4)粗产品中常含有POCl3、PCl5等.加入黄磷加热除去PCl5后,通过蒸馏(填实验操作名称),即可得到较纯净的PCl3.
(5)实验结束时,可以利用C中的试剂吸收多余的氯气,C中反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+2H2O.
(6)通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数:
①迅速称取1.00g产品,加水反应后配成250mL溶液;
②取以上溶液25.00mL,向其中加入10.00mL 0.1000mol/L碘水,充分反应;
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液,用0.1000mol/L的Na2S2O3,溶液滴定;
④重复②、③操作,平均消耗Na2S2O3溶液8.40mL.
已知:H3PO3+I2═H3PO4+2HI,I2+2Na2S2O3═2NaI+Na2S4O6,
根据上述数据,假设测定过程中没有其他反应,该产品中PCl3的质量分数为79.75%.
| A. | 若正反应方向△H<0,则T1>T2 | |
| B. | 压强增大时,混合气体的平均相对分子质量减小 | |
| C. | B一定为气体 | |
| D. | A一定为气体 |