题目内容
【题目】NOx主要来源于汽车尾气。
已知:N2(g)+O2(g)
2NO(g) △H=+180.50kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)
2CO2(g) △H=–566.00kJ·mol-1
(1)为了减轻大气污染,人们设想提出在汽车尾气排气管口将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环。写出该反应的热化学方程式:_______________________________,该想法能否实现______(填“能”或“不能”)。
(2)T℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程(0~15min)中NO的物质的量随时间变化的关系如图甲所示。
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①T℃时该化学反应的平衡常数K=_________,平衡时若保持温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.8mol,平衡将_________(填“向左”“向右”或“不)移动。
②图中a、b分别表示在一定温度下,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中,n(NO)的变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是________(填“a”或“b”)。
③15min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生如图所示的变化,则改变的条件可能是__________
【答案】2CO(g)+ 2NO(g)
2CO2(g)+ N2(g) △H=–746.50kJ·mol-1 能 5.0L·mol-1 向右 b 增大CO的物质的量的浓度(或增大压强、降低温度等)
【解析】
(1)利用盖斯定律计算推导出目标热化学方程式。
(2)分析题给信息,NO的起始物质的量为0.4mol,随着反应的进行逐渐减小,在10min时,NO的物质的量保持不变,说明此时达平衡状态。结合反应方程式,利用三段式可计算出此时反应的平衡常数。进而根据浓度商和平衡常数的关系分析判断反应进行的方向。15min后,NO的物质的量逐渐变小,说明改变了反应条件打破了平衡,结合外在条件对反应速率的影响,分析可能改变的条件。
(1)已知:N2(g)+O2(g)
2NO(g) △H=+180.50kJ·mol-1 ①
2CO(g)+O2(g)
2CO2(g) △H=–566.00kJ·mol-1 ②
根据盖斯定律,②-①可得:2CO(g)+ 2NO(g)
2CO2(g)+ N2(g) △H=–566.00kJ·mol-1–(+180.50kJ·mol-1)=–746.50kJ·mol-1,该想法可以实现。答案为:2CO(g)+ 2NO(g)
2CO2(g)+ N2(g) △H=–746.50kJ·mol-1;能;
(2)①由图可知,起始时,NO的物质的量为0.4mol,平衡时NO的物质的量为0.2mol,则根据反应方程式有:
2CO(g) + 2NO(g)
2CO2(g) + N2(g)
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则平衡时:
,同理,可知其他物质的物质的量浓度分别为:c(NO)=0.1mol/L,c(CO2)= 0.1mol/L,c(N2)= 0.05mol/L,故该反应的平衡常数K=
。
平衡时若保持温度不变,则反应的平衡常数也不变,再向容器中充入CO、N2各0.8mol,则
,同理c(N2)= 0.45mol/L,此时反应的浓度商Qc=
,则反应向正反应方向移动,即平衡向右移动。答案为:5.0 L·mol-1;向右;
②催化剂表面积较大,反应速率较快,达到平衡时所用时间短,由图可知,b曲线代表的催化剂表面积较大。答案:b;
③由图可知,NO的浓度减小,平衡向正反应方向移动,结合该可逆反应的特点,所以改变的条件可能为:增大CO的物质的量的浓度(或增大压强、降低温度等)。答案为:增大CO的物质的量的浓度(或增大压强、降低温度等)。
【题目】“84消毒液”因1984年北京某医院研制使用而得名,在2020年抗击新型冠状病毒肺炎中被广泛用于消毒,其有效成分是NaClO。某校化学研究性学习小组在实验室制备NaClO溶液,并进行性质探究和成分测定。
已知:①室温下,饱和NaClO溶液pH为11
②25℃时,H2CO3:Ka1=4.4×10-7,Ka2=4.7×10-11;HClO:Ka=3.0×10-8
I.制备NaClO溶液
该学习小组按下图装置进行实验(部分夹持装置省去)
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(1)上图中A为实验室制备Cl2的发生装置,可以选用下列图中_(填代号)装置,用该装置制备Cl2反应的化学方程式为__。
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(2)B装置中仪器a的名称是____,B装置可除去氯气中氯化氢杂质, 此外还有______作用(写出一点)。
II.NaClO性质探究
按上图装置进行实验,一段时间后,取C瓶中的溶液进行实验,如下表:
实验内容 | 实验现象 | |
实验l | 取样,滴加紫色石蕊试液 | 变蓝,不褪色 |
实验2 | 测定溶液的pH | 12 |
(3)C瓶溶液中的溶质除NaCl外,还有______(填化学式)。
(4)将C瓶中NaOH溶液换成NaHCO3溶液,反应一段时间后,取C瓶中的溶液按上表实验内容进行实验。现象为:实验l中紫色石蕊试液立即褪色,实验2中溶液的pH=7。结合平衡移动原理解释紫色石蕊试液立即褪色的原因是________。
III.测定C瓶溶液中NaClO含量(单位:g·L-1)
i.取C瓶溶液10.00mL于锥形瓶中,加入适量硫酸酸化,迅速加入过量KI溶液,盖紧瓶塞并在暗处充分反应。
ii.用0.1000molL-1Na2S2O3标准溶液滴定上述锥形瓶中的溶液至终点,重复操作2~3次,消耗Na2S2O3溶液的平均用量为12.00mL。(已知:I2+2
=2I-+
)
(5)i中主要发生反应的离子方程式为_______,ii中用_______作指示剂。
(6)盖紧瓶塞并在暗处反应的原因是________。
(7)C瓶溶液中NaClO含量是______g·L-1(保留2位小数)。