题目内容

13.运用所学知识,解决下列问题:
反应A(g)?B(g)+C(g)在容积为1.0L的密闭容器中进行,A的初始浓度为0.050mol/L.温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示.回答下列问题:
(1)上述反应的温度T1小于 T2,平衡常数K(T1)小于K(T2).(填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)若温度T2时,5min后反应达到平衡,A的转化率为70%,则:
①平衡时体系总的物质的量为0.085mol.
②反应的平衡常数K=0.082.(结果保留两位有效数字)
③反应在0~5min区间的平均反应速率v(A)=0.007mol/(L•min).
(3)合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.2kJ?mol-1
已知:
1mol N-H键断裂吸收的能量为391kJ.
(4)氨可用作碱性燃料电池的燃料,电池反应为 4NH3+3O2=2N2+6H2O,则氨燃料电池的负极电极反应为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O.

分析 (1)温度越高达平衡所需的时间越短,然后结合图象分析反应的热效应,从而得出K的变化情况;
(2)根据三行式,结合平衡常数和反应速率的公式来求解.
(3)化学反应旧键断裂吸收能量,新键生成释放能量,反应焓变的数值是两者能量的差值;
(4)在燃料点池中,负极上是燃料发生失电子的氧化反应.

解答 解:(1)由图可知T2先达平衡状态,所以T1小于T2,而温度越高K越小,所以正反应为吸热反应,所以温度越高K值越大,故答案为:小于;小于;
(2)A(g)?B(g)+C(g)
起始浓度:0.050         0         0 
变化浓度:0.035       0.035     0.035         
平衡浓度:0.015       0.035     0.035
①平衡时体系总的物质的量为=(0.015+0.035+0.035)×1=0.085mol;
②K=$\frac{0.035×0.035}{0.015}$=0.082;
③反应在0~5min区间的平均反应速率v(A)=$\frac{0.035mol/L}{5min}$=0.007mol/(L•min);
故答案为:0.085mol;0.082;0.007mol/(L•min);
(3)反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能,根据N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.2kJ•mol-1,令N-H键能为 xKJ/mol,则945.8kJ/mol+3×436kJmol-6xkJ/mol=-92.2kJ/mol解得x=391,故答案为:391;
(4)氨可用作碱性燃料电池的燃料,根据电池反应:4NH3+3O2═2N2+6H2O,氨燃料电池的负极上是燃料氨气发生失电子的氧化反应,其电极反应2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,故答案为:2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O.

点评 本题考查了化学反应能量变化,化学平衡影响因素的分析判断,图象分析与化学平衡的计算应用,为高考常见题型和高频考点,侧重于学生的分析能力和计算能力的考查,题目难度中等.

练习册系列答案
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20.以硼镁矿(2MgO•B2O3•H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如图
已知:
表一:不同温度下H3BO3的溶解度
 温度(℃) 20 40 60 100
 溶解度(g) 5.0 8.7 14.8 40.2
表二:不同物质沉淀完全时的pH
 金属阳离子 Fe(OH)3 Al(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2
 pH 3.2 5.2 9.7 12.4
(1)由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出,应采取的措施为分批缓慢加入硫酸
(2)“浸取”时为提高速率.除适当增加硫酸浓度外,还可采取的措施是提高反应温度;“浸取”后,采用“热过滤”的目的为防止因温度下降时H3BO3从溶液中析出.
(3)“浸出液”显酸性.含有H3BO3和Mg2+,还含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等杂质.“除杂”时,向浸出液中依次加入适量的H2O2和MgO,可以除去的杂质离子为Fe3+、Fe2+、Al3+.H2O2的作用为H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O(用离子方程式表示).
(4)“母液”可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如图所示,且溶液的沸点随压强增大而升高.为了从“母液”中充分回收MgSO4•H2O,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩、加压、升温结晶、过滤.

(5)已知25℃时,硼酸(H3BO3)溶液中存在如下平衡:H3BO3(aq)+H2O(l)?[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)   K=5.7×10-10.25℃时,0.7mol/L硼酸溶液中c(H+)=2×10-5mol/L
(6)已知25℃时:
 化学式 H2CO3 HF
 电离常数 K1=4.4×10-7
K2=4.7×10-11
 K=6.75×10-4
下列说法正确的是BD(填序号).
A.碳酸钠溶液滴入硼酸溶液中观察到有气泡产生
B.碳酸钠溶液滴入氢氟酸中观察到有气泡产生
C.等浓度碳酸溶液和硼酸溶液的pH:前者>后者
D.等浓度碳酸钠溶液和氟化钠溶液的pH:前者>后者.

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