Question

能源的開發利用與人類社會的可持續發展息息相關。

Ⅰ.已知：Fe2O3(s)＋3C(s)=2Fe(s)＋3CO(g) ΔH1＝a kJ·mol－1

CO(g)＋O2(g)=CO2(g)　 ΔH2＝b kJ·mol－1

4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)　 ΔH3＝c kJ·mol－1

則C的燃燒熱ΔH＝________ kJ·mol－1。

Ⅱ.(1)依據原電池的構成原理，下列化學反應在理論上可以設計成原電池的是________(填序號)。

A．C(s)＋CO2(g)=2CO(g)

B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)

C．2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)

D．2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)

若以熔融的K2CO3與CO2為反應的環境，依據所選反應設計成一個原電池，請寫出該原電池的負極反應：______________________________________

_______________________________________________________________。

(2)某實驗小組模擬工業合成氨反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，開始他們將N2和H2混合氣體20 mol(體積比1∶1)充入5 L合成塔中，反應前壓強為p0，反應過程中壓強用p表示，反應過程中與時間t的關系如圖所示。

請回答下列問題：

 

①反應達平衡的標志是(填字母代號)________。

A．壓強保持不變

B．氣體密度保持不變

C．NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍

②0～2 min內，以c(N2)變化表示的平均反應速率為________。

③欲提高N2的轉化率，可采取的措施有________。

A．向體系中按體積比1∶1再充入N2和H2

B．分離出NH3

C．升高溫度

D．充入氦氣使壓強增大

E．加入一定量的N2

(3)25 ℃時，BaCO3和BaSO4的溶度積常數分別是8×10－9和1×10－10，某含有BaCO3沉淀的懸濁液中，c(CO32—)＝0.2 mol·L－1，如果加入等體積的Na2SO4溶液，若要產生BaSO4沉淀，加入Na2SO4溶液的物質的量濃度最小是________ mol·L－1。

 

Answer 1

Ⅰ.

Ⅱ.(1)D　CO－2e－＋CO32—=2CO2

(2)①AC　②0.1 mol·L－1·min－1　③AB　(3)0.01

【解析】Ⅰ.三個熱化學方程式依次編號為①、②、③，根據蓋斯定律，(①×2＋②×6＋③)÷6得，C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝(2a＋6b＋c)kJ·mol－1，則C的燃燒熱為 kJ·mol－1。Ⅱ.(1)自發的氧化還原反應可以設計成原電池，選D；負極失電子發生氧化反應，負極反應為CO－2e－＋CO32—=2CO2。(2)①此反應是反應前后氣體分子數不相等的反應，壓強不變說明達到平衡；因為氣體總的質量不變，容器體積不變，所以密度始終不變，不能運用密度不變作為反應達到平衡的標志；NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍，說明反應達到平衡。②設反應的N2為x mol，則反應的H2為3x mol，生成的NH3為2x mol，由壓強關系得＝0.9，解得x＝1，則用氮氣表示的平均反應速率為＝0.1 mol·L－1·min－1。③此反應的正反應為放熱反應，所以升高溫度平衡逆向移動，氮氣的轉化率降低，C錯誤；充入氦氣使壓強增大，但各物質的濃度不變，平衡不移動，氮氣的轉化率不變，D錯誤；加入一定量的氮氣，氮氣的轉化率降低，E錯誤。(3)根據題給數據，由Ksp(BaCO3)＝c(Ba2＋)·c(CO32—)得c(Ba2＋)＝4×10－8 mol·L－1，混合后溶液中，c(Ba2＋)＝2×10－8 mol·L－1，要想產生BaSO4沉淀，至少需要Qc＝

c(Ba2＋)·c(SO42—)＝Ksp(BaSO4)，計算得c(SO42—)＝5×10－3 mol·L－1，則加入Na2SO4溶液的物質的量濃度最小是0.01 mol·L－1。