【題目】(Ⅰ)汽車尾氣是城市主要空氣污染物,研究控制汽車尾氣成為保護環(huán)境的重要任務。
(1)汽車內(nèi)燃機工作時發(fā)生反應:N2(g) + O2(g)2NO(g),是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一。T ℃時,向一體積固定的密閉容器中充入6.5mol N2和7.5mol O2,在5 min時反應達到平衡狀態(tài),測得此時容器中NO的物質(zhì)的量為5mol。
①反應開始至達到平衡的過程中,容器中下列各項發(fā)生變化的是___(填序號)。
a.混合氣體的密度 b.混合氣體的壓強
c.正反應速率 d.單位時間內(nèi),N2和NO的消耗量之比
②假設容器體積為5L,則5min內(nèi)該反應的平均速率υ(NO) =___;
(2)H2或CO可以催化還原NO以達到消除污染的目的。
①已知:N2(g) + O2(g) = 2NO(g) △H= +180.5 kJ·mol-1
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H=-571.6 kJ·mol-1
則H2(g)與NO(g)反應生成N2(g)和H2O(l)的熱化學方程式是___;判斷該反應自發(fā)進行的條件:___。
②當質(zhì)量一定時,增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率。下圖表示在其他條件不變時,反應:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g) + N2(g)中NO的濃度[c(NO)]隨溫度(T)、催化劑表面積(S)和時間(t)的變化曲線。則該反應的△H___0(填“>”或“<”)。若催化劑的表面積S1>S2 ,在該圖中畫出c(NO)在T1、 S2條件下達到平衡過程中的變化曲線___。
(3)某小組往一恒溫恒壓容器充入9mol N2和23mol H2模擬合成氨反應,圖C為不同溫度下平衡混合物中氨氣的體積分數(shù)與總壓強(p)的關系圖.若體系在T2、60MPa下達到平衡.
①能判斷N2(g)+3H2(g)2NH3(g)達到平衡的是___(填序號).
a.容器內(nèi)壓強不再發(fā)生變化 b.混合氣體的密度不再發(fā)生變化
c.v正(N2)=3v逆(H2) d.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再發(fā)生變化
②此時N2的平衡分壓為__MPa.(分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。計算出此時的平衡常數(shù)Kp=___(用平衡分壓代替平衡濃度計算,結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
【答案】 c d 0.2 mol·L-1·min-1 2H2(g) + 2NO(g) = N2(g) + 2H2O(l) △H=-752.1 kJ·mol-1 低溫自發(fā) < bd 9 0.043
【解析】試題分析:本題考查蓋斯定律的應用,化學反應自發(fā)性的判斷,化學反應速率的計算,化學平衡圖像的分析和作圖,化學平衡狀態(tài)的判斷,化學平衡和化學平衡常數(shù)的計算。
(I)(1)①a項,該反應中所有物質(zhì)全是氣體,氣體的總質(zhì)量始終不變,容器的體積固定,混合氣體的密度始終不變;b項,該反應是反應前后氣體分子數(shù)不變的反應,從反應開始至達到平衡的過程中,氣體物質(zhì)的量始終不變,在體積固定的容器中混合氣體的壓強始終不變;c項,正反應速率隨著時間的推移減小,平衡時保持不變;d項,隨著時間的推移單位時間內(nèi)N2的消耗量減小,隨著時間的推移單位時間內(nèi)NO的消耗量增大,隨著時間的推移單位時間內(nèi)N2和NO的消耗量之比減;反應開始至達到平衡的過程中,容器中各項發(fā)生變化的是cd,答案選cd。
②根據(jù)題意,υ(NO)==0.2mol/(L·min)。
(2)①將兩個反應編號,N2(g) + O2(g) = 2NO(g) △H= +180.5 kJ·mol-1(①式)
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H=-571.6 kJ·mol-1(②式)
應用蓋斯定律,②式-①式得,2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=(-571.6kJ/mol)-(+180.5kJ/mol)=-752.1kJ/mol,反應的熱化學方程式為:2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-752.1kJ/mol。該反應的ΔH0,ΔS0,要使ΔG=ΔH-TΔS0,該反應在低溫下自發(fā)進行。
②由圖可見,T2、S1比T1、S1先出現(xiàn)拐點,T2、S1達到平衡的時間小于T1、S1達到平衡的時間,則T2T1;T2、S1平衡時c(NO)大于T1、S1平衡時c(NO),溫度升高NO濃度增大,平衡向逆反應方向移動,逆反應為吸熱反應,正反應為放熱反應,ΔH0。根據(jù)題意:當質(zhì)量一定時,增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率,若催化劑的表面積S1>S2,則T1、S2達到平衡的時間大于T1、S1;催化劑不能使化學平衡發(fā)生移動,T1、S2達到平衡時c(NO)與T1、S1平衡時相等;圖像為。
(3)①a項,在恒壓容器中容器內(nèi)的壓強始終不變,容器內(nèi)壓強不再發(fā)生變化不能說明反應達到平衡狀態(tài);b項,混合氣體的總質(zhì)量始終不變,該氣體的正反應為氣體分子數(shù)減小的反應,建立平衡的過程中混合氣體的物質(zhì)的量減小,恒溫恒壓容器中混合氣體的體積減小,混合氣體的密度增大,平衡時混合氣體的體積不再變化,混合氣體的密度不再變化,混合氣體的密度不再發(fā)生變化表明反應達到平衡狀態(tài);c項,達到平衡時3υ正(N2)=υ逆(H2),υ正(N2)=3υ逆(H2)反應沒有達到平衡狀態(tài);d項,混合氣體的總質(zhì)量始終不變,該氣體的正反應為氣體分子數(shù)減小的反應,建立平衡的過程中混合氣體的物質(zhì)的量減小,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大,平衡時混合氣體的物質(zhì)的量不變,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再發(fā)生變化表明反應達到平衡狀態(tài);能說明反應達到平衡狀態(tài)的是bd,答案選bd。
②用三段式,設開始到平衡轉(zhuǎn)化N2物質(zhì)的量為xmol
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
n(起始)(mol) 9 23 0
n(轉(zhuǎn)化)(mol) x 3x 2x
n(平衡)(mol) 9-x 23-3x 2x
則100%=60%,解得x=6,則平衡時N2、H2、NH3物質(zhì)的量依次為3mol、5mol、12mol,N2、H2、NH3物質(zhì)的量分數(shù)依次為15%、25%、60%,則N2的平衡分壓為60MPa15%=9MPa。H2、NH3的平衡分壓依次為15MPa、36MPa,平衡常數(shù)Kp=362(9153)=0.043。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】以NA代表阿伏加德羅常數(shù),則關于熱化學方程式C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1300 kJ/mol 的說法中,正確的是( )
A.當轉(zhuǎn)移10NA個電子時,該反應放出1300 kJ的能量
B.當1NA個水分子生成且為液體時,吸收1300 kJ的能量
C.當2NA個碳氧共用電子對生成時,放出1300 kJ的能量
D.當8NA個碳氧共用電子對生成時,放出1300 kJ的能量
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某課外興趣小組通過實驗發(fā)現(xiàn)鉀和鈉的化學性質(zhì)相似,下列說法中能最恰當?shù)亟忉屵@個事實的是( )
A.都是金屬元素
B.原子半徑相差不大
C.原子結(jié)構相似,最外層電子數(shù)相同
D.最高化合價相同
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】將Cu片放入0.1mol·L1 FeCl3溶液中,反應一段時間后取出Cu片,溶液中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=2∶3,則Fe3+與Cu2+的物質(zhì)的量之比為
A. 3∶2 B. 3∶5 C. 3∶4 D. 4∶3
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】W,X,Y,Z,M,N六種主族元素,它們在周期表中位置如圖所示,下列說法不正確的是( )
A.原子半徑:Y>Z>W(wǎng)
B.單質(zhì)的還原性:X>Y
C.溴與元素M同主族,最高價氧化物的水化物的酸性比M的強
D.元素N位于金屬與非金屬的分界線附近,可以推斷N元素的單質(zhì)可作半導體材料
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】元素符號、反應方程式、結(jié)構示意圖、電子式、結(jié)構式等通常叫做化學用語.下列有關化學用語的表示方法中錯誤的是( )
A.次氯酸的電子式:
B.S2﹣的結(jié)構示意圖:
C.O﹣18的原子符號: O
D.CO2分子的結(jié)構式:O=C=O
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