Question

【題目】碳族、氮族元素及其化合物在生產(chǎn)、生活和環(huán)境保護中應(yīng)用廣泛。

（1）下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)遞變的描述中，正確的是________________（填代號）。

A．酸性：HNO3>H2CO3>H2SiO3 B．穩(wěn)定性：NH3>AsH3>PH3

C．穩(wěn)定性：N2<P4（白磷） D．常溫下，同濃度溶液的pH：Na3PO4<Na3AsO4

（2）已知：

(a)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=－890.3 kJ·mol1

(b)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=－571.6 kJ·mol1

(c)C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=－393.5 kJ·mol1

①C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=___________kJ·mol1。

②CH4制備合成氣的原理是CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。

A. 下列敘述不能表示該反應(yīng)在恒溫恒容條件下達(dá)到平衡狀態(tài)的是____。

a. 混合氣體的壓強不再發(fā)生變化

b. 混合氣體的密度不再發(fā)生變化

c. 反應(yīng)容器中CO2、CO的物質(zhì)的量的比值不再發(fā)生變化

d. 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再發(fā)生變化

B. 若1 g CH4(g)完全反應(yīng)吸收熱量為15.5 kJ。在恒容密閉容器中充入1 mol CH4和1 mol CO2在一定條件下反應(yīng)，體系吸收熱量隨著時間變化如圖所示。在該條件下，甲烷的最大轉(zhuǎn)化率（α）為____________。

（3）在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)+H2(g)= N2(g)+2H2O(g)，其反應(yīng)速率與濃度關(guān)系式為v=kcm(NO)·cn(H2)（k為常數(shù)，只與溫度有關(guān)，m、n為反應(yīng)級數(shù)，取正整數(shù)），在某溫度下測得有關(guān)數(shù)據(jù)如表所示。

序數(shù)	c(NO)/(mol·L1)	c(H2)/(mol·L1)	v/(mol·L1·min1)
Ⅰ	0.10	0.10	0.414
Ⅱ	0.20	0.20	3.312
Ⅲ	0.10	0.20	0.828

總反應(yīng)分兩步進(jìn)行：第i步，2NO+H2=N2+H2O2(很慢)；第ii步，H2O2+H22H2O（很快）。在上述溫度下，當(dāng)c(NO)=c(H2)=0.50 mol·L1時v=_________mol·L1·min1。

（4）在2 L恒容密閉容器中充入3 mol NO(g)和3 mol CO(g)，發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)，在一定溫度下達(dá)到平衡，測得平衡體系中c(N2)=0.5 mol·L1。則該條件下平衡常數(shù)K值為_______。反應(yīng)前后容器內(nèi)氣體壓強之比為_________________________。

Answer 1

【答案】AD -74.8 b 60% 51.75 8 6:5

【解析】

（1）非金屬性越強，最高價的含氧酸的酸性越強，形成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，由此分析；

（2）已知：(a)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=－890.3 kJ·mol1

(b)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=－571.6 kJ·mol1

(c)C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=－393.5 kJ·mol1

①反應(yīng)C（石墨，s）+2H2（g）=CH4（g）可以是b+ca得到，由此分析解答；

②A.可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，一定滿足正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度、百分含量不再變化，據(jù)此進(jìn)行判斷；

B.依據(jù)①計算得到的反應(yīng)的焓變，圖中中是反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時放熱148.8KJ，計算反應(yīng)的甲烷得到轉(zhuǎn)化率；

（3）觀察Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系，可以得出反應(yīng)速率是一氧化氮濃度倍數(shù)的平方與氫氣濃度倍數(shù)的乘積；據(jù)此可以求出反應(yīng)速率；

（4） 根據(jù)三段式進(jìn)行相關(guān)計算，根據(jù)反應(yīng)前后容器內(nèi)氣體壓強之比為等于物質(zhì)的量之比，因為同一個容器，又等于物質(zhì)的量濃度之比，即可求出壓強之比。

(1)A.非金屬性是氮大于碳，碳大于硅，所以最高價含氧酸的酸性是HNO3>H2CO3>H2SiO3，故A正確；

B.同一主族從上到下非金屬性逐漸減弱，所以非金屬性是氮大于磷，磷大于砷，非金屬性越強，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，NH3 >PH3>AsH3，故B錯誤；

C．穩(wěn)定性：N2>P4（白磷），因為白磷易自然，而氮氣性質(zhì)穩(wěn)定，很難發(fā)生反應(yīng)，故C錯誤；

D.磷酸的酸性大于砷酸的酸性，利用越弱越水解，可得常溫下，同濃度溶液的pH：Na3PO4<Na3AsO4，故D正確；

故選：AD。

(2)已知：(a)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=－890.3 kJ·mol1

(b)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=－571.6 kJ·mol1

(c)C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=－393.5 kJ·mol1

①蓋斯定律計算，b+ca得到，反應(yīng)C(石墨,s)+2H2(g)=CH4(g)△H=74.8kJmol1；

故答案為：74.8；

②A. a. 混合氣體的壓強不再發(fā)生變化，因為反應(yīng)前后氣體的體積不相等，混合氣體的壓強不再發(fā)生變化，說明氣體的總物質(zhì)的量不變，可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，可以判斷可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故a錯誤；

b. 混合氣體的密度不變，反應(yīng)前后都是氣體，容器的容積不變，所以氣體的密度始終不變，密度不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故b正確；

c. 反應(yīng)容器中CO2、CO的物質(zhì)的量的比值不再發(fā)生變化，可以判斷可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故錯誤；

c. 該反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，反應(yīng)過程中氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，混合氣體的平均分子量發(fā)生變化，若混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故c錯誤；

故答案為：b。

B.甲烷與CO2可用于合成合成氣(主要成分是一氧化碳和氫氣): CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)，1gCH4完全反應(yīng)可釋放15.46kJ的熱量，計算1mol甲烷完全反應(yīng)放出的熱量=15.46KJ×16=247.36KJ，反應(yīng)焓變△H=247.36KJ/mol，反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)物能量高于生成物,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)；△H=247.36KJ/mol，圖象可知反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)放出熱量148.80KJ，則反應(yīng)的甲烷物質(zhì)的量=0.60，甲烷轉(zhuǎn)化率為60%；

故答案為：60%；

（3）觀察Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系，可以得出反應(yīng)速率是一氧化氮濃度倍數(shù)的平方與氫氣濃度倍數(shù)的乘積，當(dāng)c(NO)=c(H2)=0.50 mol·L1時，一氧化氮的濃度變?yōu)樵瓉淼奈灞�，氫氣的濃度是原來的五倍，�?/span>v=52×5×0.414=51.75；

故答案為：51.75；

（4） 2NO(g) +2CO(g) N2(g)+2CO2(g)

初始濃度:（mol/L） 1.5 1.5 0 0

變化濃度:（mol/L） 1.0 1.0 0.5 1.0

平衡濃度:（mol/L） 0.5 0.5 0.5 1.0

K= ==8，反應(yīng)前后容器內(nèi)氣體壓強之比為等于物質(zhì)的量之比，因為同一個容器，又等于物質(zhì)的量濃度之比，即是：（1.5+1.5）：（0.5+0.5+0.5+1.0）=6:5；

故答案為：8；6:5。