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
寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式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應調至≥5．
（3）在密閉容器中，3H₂（g）+N₂（g） $\frac{\underline{\;高溫高壓\;}}{催化劑}$2NH₃（g），下列能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是C
A．容器內N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2
B．v（N₂）_正=3v（H₂）_逆
C．容器內壓強保持不變
D．混合氣體的密度保持不變
（4）已知汽缸中生成NO的反應為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0，若1.0mol空氣含0.80mol N₂和0.20mol O₂，1300oC時在1.0L密閉容器內經過5s反應達到平衡，測得NO為8.0×10^-4mol．5s內該反應的平均速率ν（NO）=1.6×10^-4mol/（L•s）（保留2位有效數(shù)字）；在1300oC 時，該反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）•c（{O}_{2}）}$．
（5）汽車尾氣中NO和CO的轉化．當催化劑質量一定時，增大催化劑固體的表面積可提高化學反應速率．右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．1該反應的△H＜0（填“＞”或“＜”）．
②若催化劑的表面積S₁＞S₂，在圖中畫出c（NO） 在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線（并作相應標注）．

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，結合蓋斯定律進行計算即可；
（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，根據(jù)溶度積常數(shù)以及水的離子積常數(shù)來進行計算；
（3）根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
（4）計算出平衡時各種物質的物質的量，結合反應速率計算方法和平衡常數(shù)的表達式完成；
（5）催化劑的表面積S₁＞S₂，則催化劑S₁到達平衡的時間比催化劑S₂短，催化劑不影響平衡移動，平衡時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c（Cr³⁺）=10^-5mol/L時，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應調至5，要使c（Cr³⁺）不高于10^-5mol/L，溶液的pH應調至≥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，與各物質的初始濃度及轉化率有關，故錯誤；
B、v（N₂）_正=3v（H₂）_逆不能說明正逆反應速率相等，故B錯誤；
C、反應混合體系的壓強不隨時間的變化而變化，說明正逆反應速率相等，故正確；
D、容器內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錯誤．
故選C．
（4）①在1.0L密閉容器內經過5s反應達到平衡，測得NO為8.0×10^-4mol，5s內該反應的平均速率ν（NO）=$\frac{\frac{8×1{0}^{-4}}{1.0}mol/L}{5s}$=1.6×10^-4 mol/（L•s），依據(jù)化學方程式寫出反應的平衡常數(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到達平衡的時間短，反應速率快，故溫度T₂＞T₁，溫度越高，平衡時NO的濃度越高，說明升高溫度平衡向逆反應移動，故正反應為放熱反應，即△H＜0，
故答案為：＜；
②催化劑的表面積S₁＞S₂，則催化劑S₁到達平衡的時間比催化劑S₂短，催化劑不影響平衡移動，平衡時NO的濃度相同，故c（NO） 在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線為：，故答案為：．

點評 本題考查較綜合，涉及熱化學方程式書寫、化學反應速率和影響化學平衡的因素、化學平衡圖象、平衡常數(shù)等，綜合性較強，注重化學反應速率及化學平衡的綜合考查，（5）中注意根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”原則判斷溫度高低，作圖時注意到達平衡的時間與平衡時NO的濃度，題目難度中等．