Question

14．（1）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ•mol^-1
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ•mo^-1
寫(xiě)出表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ•mol^-1．
（2）Cr（OH）₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH）₃（s）?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq），常溫下，溶度積Ksp[Cr（OH）₃]=1×10^-32，要使c（Cr³⁺）不高于10^-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至≥5．
（3）在密閉容器中，3H₂（g）+N₂（g） $\frac{\underline{\;高溫高壓\;}}{催化劑}$2NH₃（g），下列能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是C
A．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2
B．v（N₂）_正=3v（H₂）_逆
C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
D．混合氣體的密度保持不變
（4）已知汽缸中生成NO的反應(yīng)為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0，若1.0mol空氣含0.80mol N₂和0.20mol O₂，1300oC時(shí)在1.0L密閉容器內(nèi)經(jīng)過(guò)5s反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得NO為8.0×10^-4mol．5s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率ν（NO）=1.6×10^-4mol/（L•s）（保留2位有效數(shù)字）；在1300oC 時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）•c（{O}_{2}）}$．
（5）汽車(chē)尾氣中NO和CO的轉(zhuǎn)化．當(dāng)催化劑質(zhì)量一定時(shí)，增大催化劑固體的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率．右圖表示在其他條件不變時(shí)，
反應(yīng)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(shí)間（t）的變化曲線．1該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”或“＜”）．
②若催化劑的表面積S₁＞S₂，在圖中畫(huà)出c（NO） 在T₁、S₂條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線（并作相應(yīng)標(biāo)注）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)燃燒熱概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，結(jié)合蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算即可；
（2）Cr（OH）₃的溶度積K_sp=10^-32=c（Cr³⁺）•c（OH^-）³，要使c（Cr³⁺）降至≤10^-5 mol/L時(shí)，根據(jù)溶度積常數(shù)以及水的離子積常數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（4）計(jì)算出平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量，結(jié)合反應(yīng)速率計(jì)算方法和平衡常數(shù)的表達(dá)式完成；
（5）催化劑的表面積S₁＞S₂，則催化劑S₁到達(dá)平衡的時(shí)間比催化劑S₂短，催化劑不影響平衡移動(dòng)，平衡時(shí)NO的濃度相同，據(jù)此作圖．

解答 解：（1）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ•mol^-1
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律：$\frac{①}{2}-②×2$得到CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ•mol^-1，故表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ•mol^-1，
（2）Cr（OH）₃的溶度積K_sp=10^-32=c（Cr³⁺）•c（OH^-）³，當(dāng)c（Cr³⁺）=10^-5mol/L時(shí)，溶液的c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9 mol/L，c（H⁺）═$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-9}}$=10^-5mol/L，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至5，要使c（Cr³⁺）不高于10^-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至≥5，故答案為：≥5；
（3）A、容器中N₂、H₂、NH₃的濃度之比可能是1：3：2，也可能不是，與各物質(zhì)的初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故錯(cuò)誤；
B、v（N₂）_正=3v（H₂）_逆不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，故B錯(cuò)誤；
C、反應(yīng)混合體系的壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，故正確；
D、容器內(nèi)混合氣體的密度始終不變，混合氣體的密度保持不變的狀態(tài)不一定是平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤．
故選C．
（4）①在1.0L密閉容器內(nèi)經(jīng)過(guò)5s反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得NO為8.0×10^-4mol，5s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率ν（NO）=$\frac{\frac{8×1{0}^{-4}}{1.0}mol/L}{5s}$=1.6×10^-4 mol/（L•s），依據(jù)化學(xué)方程式寫(xiě)出反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；故答案為：1.6×10^-4 mol/（L•s），K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；
（5）溫度T₂到達(dá)平衡的時(shí)間短，反應(yīng)速率快，故溫度T₂＞T₁，溫度越高，平衡時(shí)NO的濃度越高，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：＜；
②催化劑的表面積S₁＞S₂，則催化劑S₁到達(dá)平衡的時(shí)間比催化劑S₂短，催化劑不影響平衡移動(dòng)，平衡時(shí)NO的濃度相同，故c（NO） 在T₁、S₂條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線為：，故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、化學(xué)反應(yīng)速率和影響化學(xué)平衡的因素、化學(xué)平衡圖象、平衡常數(shù)等，綜合性較強(qiáng)，注重化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的綜合考查，（5）中注意根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”原則判斷溫度高低，作圖時(shí)注意到達(dá)平衡的時(shí)間與平衡時(shí)NO的濃度，題目難度中等．