熱化學方程式 | 平衡常數(shù) | |
① | 2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+NOCl(g)△H1 | K1 |
② | 4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)△H2 | K2 |
③ | 2NO(g)+Cl2(g)?2NOCl(g)△H3 | K3 |
分析 I.(1)298K時,NaNO2水解,水解方程式為:NO2-+H2O?HNO2+OH-,根據(jù)HNO2的電離平衡常數(shù)計算NO2-的水解常數(shù);
II.(2)工業(yè)上以石墨為電極,用硝酸銨稀溶液作電解質(zhì)溶液電解NO獲得氮肥,電解原理為原理為8NO+7H2O+2NH3$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$5NH4NO3,電解池陰極的反應為物質(zhì)得到電子,發(fā)生還原反應,分析總反應方程式中N元素的化合價變化,NO中N為+2價,NH3中N為-3價,NH4+中N為-3價,NO3-中N為+5價,則反應過程中NO得到電子,N元素化合價降低,生成NH4+,根據(jù)元素守恒和電子得失守恒寫出陰極的電極反應方程式;
(3)總反應方程式減去陰極反應式就是陽極反應式,陽極應為H2O失去電子,生成O2,產(chǎn)生H+,據(jù)此分析溶液的pH值變化;
(4)根據(jù)蓋斯定律求解焓變的關系,對于平衡常數(shù),方程式相加,方程式對應的平衡常數(shù)相乘,方程式相減,方程式對應的平衡常數(shù)相除,方程式乘以系數(shù),方程式對應的平衡常數(shù)的指數(shù)就是系數(shù),據(jù)此計算;
(5)①T2時,根據(jù)圖象,0~10min內(nèi)NOCl的物質(zhì)的量濃度增量為△c=0.5mol/L,反應經(jīng)歷的時間為△t=10min,根據(jù)化學反應的平均速率計算公式v(NOCl)=$\frac{△c}{△t}$計算;
②反應為2NO(g)+Cl2(g)?2NOCl(g),反應平衡時c(NOCl)=0.5mol/L,根據(jù)方程式計算體系中各組分的濃度,反應的平衡常數(shù)為K=$\frac{{c}^{2}(NOCl)}{c(C{l}_{2}){c}^{2}(NO)}$,代入計算,注意單位,起始充入4molNO,根據(jù)平衡時的NO的量計算轉(zhuǎn)化的NO的量,據(jù)此計算NO的平衡轉(zhuǎn)化率α(NO);
③溫度不變,則平衡常數(shù)不變,根據(jù)已知數(shù)據(jù),計算T2時的平衡常數(shù),平衡時再加入1molNO(g)、1molCl2(g)、2molNOCl(g),計算此時的反應商J,根據(jù)反應商J與K的關系,判斷化學反應的方向;
(6)在密閉容器中充入NO(g)和Cl2(g),反應為2NO(g)+Cl2(g)?2NOCl(g),反應為氣體分子數(shù)減少的反應,根據(jù)圖象分析反應的焓變情況,考慮溫度變化、壓強變化、濃度變化等因素對化學平衡的移動的影響,據(jù)此分析判斷.
解答 解:(1)298K時,NaNO2水解,水解方程式為:NO2-+H2O?HNO2+OH-,HNO2的電離平衡常數(shù)為Ka=$\frac{c({H}^{+})c(N{O}_{2}^{-})}{c(HN{O}_{2})}$,則NO2-的水解常數(shù)為Kh=$\frac{c(HN{O}_{2})c(O{H}^{-})}{c(N{O}_{2}^{-})}$=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a}}$=2.0×10-11,
故答案為:2.0×10-11;
(2)工業(yè)上以石墨為電極,用硝酸銨稀溶液作電解質(zhì)溶液電解NO獲得氮肥,電解原理為原理為8NO+7H2O+2NH3$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$5NH4NO3,電解池陰極的反應為物質(zhì)得到電子,發(fā)生還原反應,分析總反應方程式中N元素的化合價變化,NO中N為+2價,NH3中N為-3價,NH4+中N為-3價,NO3-中N為+5價,則反應過程中NO得到電子,N元素化合價降低,生成NH4+,則陰極的電極反應式為NO+5e-+6H+═NH4++H2O,
故答案為:NO+5e-+6H+═NH4++H2O;
(3)總反應方程式減去陰極反應式就是陽極反應式,則陽極反應式為:2H2O-4e-═O2↑+4H+陽極為H2O失去電子,生成O2,產(chǎn)生H+,則陽極區(qū)酸性增強,pH值降低,
故答案為:減;
(4)已知三個熱化學反方程式,則③=①×2-②得到,根據(jù)蓋斯定律,△H3=2△H1-△H2,根據(jù)多重平衡規(guī)則,對于平衡常數(shù)的計算,方程式對應的平衡常數(shù)相乘,方程式相減,方程式對應的平衡常數(shù)相除,方程式乘以系數(shù),方程式對應的平衡常數(shù)的指數(shù)就是系數(shù),則K3=$\frac{{K}_{1}^{2}}{{K}_{2}}$,
故答案為:△H3=2△H1-△H2;$\frac{{K}_{1}^{2}}{{K}_{2}}$;
(5))①T2時,根據(jù)圖象,0~10min內(nèi)NOCl的物質(zhì)的量濃度增量為△c=0.5mol/L,反應經(jīng)歷的時間為△t=10min,根據(jù)化學反應的平均速率計算公式v(NOCl)=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.5mol/L}{10min}$=0.05mol/(L•min),
故答案為:0.05;
②反應為2NO(g)+Cl2(g)?2NOCl(g),反應平衡時c(NOCl)=0.5mol/L,根據(jù)反應方程式,則平衡時,體系各組分濃度分別為c(NO)=$\frac{4mol}{2L}$-0.5mol/L=1.5mol/L,c(Cl2)=$\frac{2mol}{2L}$-0.25mol/L=0.75mol/L,c(NOCl)=0.5mol/L,反應的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}(NOCl)}{c(C{l}_{2}){c}^{2}(NO)}$=$\frac{(0.5mol/L)^{2}}{0.75mol/L×(1.5mol/L)^{2}}$=$\frac{1}{6.75}$L/mol,
起始充入4molNO,濃度為2mol/L,平衡時,c(NO)=1.5mol/L,則反應轉(zhuǎn)化了NO的物質(zhì)的量濃度為△c(NO)=2mol/L-1.5mol/L=0.5mol/L,則NO的平衡轉(zhuǎn)化率為α(NO)=$\frac{△c(NO)}{2mol/L}×100%$=25%,
故答案為:$\frac{1}{6.75}$L/mol;25%;
③溫度不變,則平衡常數(shù)不變,根據(jù)已知數(shù)據(jù),T2時的反應的平衡常數(shù)為K=$\frac{1}{6.75}$L/mol,平衡時再加入1molNO(g)、1molCl2(g)、2molNOCl(g),此時體系中的各組分濃度為c(NO)=1.5mol/L+$\frac{1mol}{2L}$=2mol/L,c(Cl2)=1.75mol/L+$\frac{1mol}{2L}$=2.25mol/L,c(NOCl)=0.5mol/L+$\frac{2mol}{2L}$=1.5mol/L,則反應商J=$\frac{(1.5mol/L)^{2}}{2.25mol/L×(2mol/L)^{2}}$=$\frac{1}{4}$L/mol>K,則反應向左進行,
故答案為:向左;
(6)在密閉容器中充入NO(g)和Cl2(g),反應為2NO(g)+Cl2(g)?2NOCl(g),反應為氣體分子數(shù)減少的反應,根據(jù)圖象,T2溫度下比T1溫度下反應更快達到平衡,溫度升高,有利于反應更快達到平衡,則T2>T1,T2時刻的NOCl的量比T1時候的少,因此溫度升高,反應平衡向左移動,可見正反應是放熱反應,焓變△H<0,綜上,升高溫度,平衡左移,增大壓強,平衡右移,
A.升高溫度,平衡向左移動,Cl2的轉(zhuǎn)化率降低,故A不選;
B.增大壓強,平衡向右移動,Cl2的轉(zhuǎn)化率升高,故B選;
C.若增大NO的量,可使Cl2的轉(zhuǎn)化率升高,若增大Cl2的量,反而會使Cl2的轉(zhuǎn)化率降低,因此增大起始投料比,不一定增大Cl2的轉(zhuǎn)化率,故C不選;
D.催化劑只能改變反應速率,不改變化學的平衡狀態(tài),Cl2的轉(zhuǎn)化率不變,故D不選,
故選B.
點評 本題主要考察化學原理知識,包含鹽類水解,弱電解質(zhì)的電離平衡,電化學知識,蓋斯定律的應用,化學平衡的移動,化學反應速率的計算,轉(zhuǎn)化率問題,涉及的知識點較多,題目難度中等.
科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 0.01mol•L-1•min-1 | B. | 0.02mol•L-1•min-1 | ||
C. | 0.04mol•L-1•min-1 | D. | 0.5mol•L-1•min-1 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 2-甲基戊烷和4-甲基戊烷互為同分異構體 | |
B. | 分子式為C5H10O2且能與NaHCO3反應的有機物有3種 | |
C. | 乙醇制備乙烯和乙醇制備乙酸乙酯均為脫水的取代反應 | |
D. | 苯與液溴在FeBr3作催化劑的條件下發(fā)生取代反應,生成溴苯 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 8 種 | B. | 12 種 | C. | 24 種 | D. | 28 種 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 升高NH4Cl溶液的溫度,其水的離子積常數(shù)和pH均增大 | |
B. | 在有AgI沉淀的上層清液中滴加一定濃度的NaCl溶液,不可能產(chǎn)生白色沉淀 | |
C. | pH=3的鹽酸與pH=11的氨水等體積混合后,溶液中:c(NH4+>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+) | |
D. | 室溫下,稀釋0.1mol•L-1CH3COOH溶液,溶液的導電能力增強 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | ①②③④均可與Na、NaOH、H2發(fā)生反應,1mol四種物質(zhì)最多消耗Na、NaOH、H2的物質(zhì)的量之比依次分別為1:1:1:1、1:2:2:1、4:3:3:5 | |
B. | ①②③④屬同分異構體,分子式為C8H8O3 | |
C. | 可用銀氨溶液或酸性KMnO4溶液區(qū)分③④ | |
D. | ①②③④中所有原子均不可能處于同一平面 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 對乙酰氨基酚的分子式為:C8H10NO2 | |
B. | 對乙酰氨基酚可與濃溴水發(fā)生加成反應 | |
C. | 與對乙酰氨基酚互為同分異構體,分子中含有硝基和苯環(huán),且苯環(huán)上有三個取代基的分子共有6種 | |
D. | 對乙酰氨基酚可以與Na2CO3發(fā)生反應,產(chǎn)生CO2氣體 |
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
開始沉淀 | 2.7 | 7.6 | 3.4 | 7.7 |
完全沉淀 | 3.7 | 9.6 | 4.7 | 9.8 |
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