(3)①降低温度,NO2(g)转变为N2O4(l),则ΔH2<0,反应物能量高于生成物能量,C错误;N2O4(g)转变为N2O4(l)需要放出热量,所以NO2(g)转变为N2O4(g)比NO2(g)转变为N2O4(l)放出的热量少,B错误,所以正确的图示为A;②N2O4、O2和H2O反应生成硝酸的反应方程式为2N2O4+O2+2H2O===4HNO3。
(4)根据工作原理装置图,可以确定阳极为NO失去电子转变为NO,阴极NO转变为NH,根据电极反应书写电极反应式为:
阳极:
NO-3e-+2H2O===NO+4H+
阴极:
NO+5e-+6H+===NH+H2O
然后根据得失电子守恒,硝酸根离子物质的量比铵根离子物质的量多,所以需要向溶液中加入的物质为NH3(即8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3)。
12.(2013·新课标全国Ⅱ卷)在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g),在一定温度进行如下反应:
A(g)B(g)+C(g) ΔH=+85.1kJ·mol-1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/h
0
1
2
3
8
总压强p/100kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
时间t/h
16
20
25
30
总压强p/100kPa
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题:
(1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为________。
(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为________,平衡时A的转化率为________,列式并计算反应的平衡常数K________。
(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A),n总=________mol,n(A)=________mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算:
a=________。
反应时间t/h
0
4
8
16
c(A)/(mol·L-1)
0.10
a
0.026
0.0065
分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律,得出的结论是________________________________________,由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c(A)为________mol·L-1。
解析
(1)A(g)B(g)+C(g)的正向反应是一个气体体积增大的吸热反应,故可通过降低压强、升温等方法提高A的转化率。
(2)在温度一定、容积一定的条件下,气体的压强之比等于其物质的量(物质的量浓度)之比。
求解平衡常数时,可利用求得的平衡转化率并借助“三行式”进行,不能用压强代替浓度代入。
(3)n(A)的求算也借助“三行式”进行。
a=0.051,从表中数据不难得出:
每隔4h,A的浓度约减少一半,依此规律,12h时,A的浓度为0.013mol/L。
答案
(1)升高温度、降低压强
(2)×100% 94.1%
A(g) B(g) + C(g)
0.1000
0.10×(1-94.1%) 0.10×94.1% 0.10×94.1%
K==1.5mol·L-1
(3)①0.10× 0.10×
②0.051
达到平衡前每间隔4h,c(A)减少约一半
0.013
13.(2014·福建理综化学卷,T24)(15分)铁及其化合物与生产、生活关系密切。
(1)右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化腐蚀称为。
②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是(填字母)。
(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:
①步骤I若温度过高,将导致硝酸分解。
硝酸分解的化学方程式为。
②步骤II中发生反应:
4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O=2Fe2O3·nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为。
③上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是(任写一项)。
(3)已知t℃时,反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。
①t℃时,反应达到平衡时n(CO):
n(CO2)=。
②若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。
此时FeO(s)转化率为50%,则x=。
【答案】(15分)
(1)①吸氧腐蚀②B
(2)①4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O②4Fe+10HNO3=4Fe(NO3)3+NH4NO3+3H2O
③氮氧化物排放少(或其他合理答案)
(3)①4:
1②0.05
【解析】
(1)由图看出,在海水中,该电化腐蚀属于吸氧腐蚀,在ABCD四个区域中,生成铁锈最多是B区,能接触到氧气。
(2)浓硝酸分解的化学方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O,硝酸氧化废铁皮中铁的化学方程式为4Fe+10HNO3=4Fe(NO3)3+NH4NO3+3H2O,生产过程中体现绿色思想的是整个过程中氮氧化物排放减少。
根据反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),平衡常数K为0.25,因为固体的浓度为1,则反应达到平衡时n(CO):
n(CO2)=4:
1,若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。
此时FeO(s)转化率为率为50%,
FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)
起始0.02x00
变化0.010.010.010.01
平衡时0.01x-0.010.010.01
根据平衡常数K=0.25得:
,解得x=0.05。
14.(2013·广东卷)大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。
将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
(1)O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成:
①I-(aq)+O3(g)===IO-(aq)+O2(g) ΔH1
②IO-(aq)+H+(aq)HOI(aq) ΔH2
③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l) ΔH3
总反应的化学方程式为__________________,其反应热ΔH=_______。
(2)在溶液中存在化学平衡:
I2(aq)+I-(aq)I(aq),其平衡常数表达式为________。
(3)为探究Fe2+对O3氧化I-反应的影响(反应体系如图甲),某研究小组测定两组实验中I浓度和体系pH,结果见图乙和下表。
编号
反应物
反应前pH
反应后pH
第1组
O3+I-
5.2
11.0
第2组
O3+I-+Fe2+
5.2
4.1
①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是______________。
②图甲中的A为________。
由Fe3+生成的A的过程能显著提高I-的转化率,原因是____________________________________________________。
③第2组实验进行18s后,I浓度下降。
导致下降的直接原因有(双选)________。
A.c(H+)减小B.c(I-)减小
C.I2(g)不断生成D.c(Fe3+)增加
(4)据图乙,计算3~18s内第2组实验中生成I的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
解析
(1)根据盖斯定律,将三个反应相加,可得总反应:
2I-(aq)+O3(g)+2H+(aq)===I2(aq)+O2(g)+H2O(l),则ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
(2)该反应的平衡常数K=。
(3)①第1组实验中,pH升高是因为反应消耗了H+。
②图甲中A为Fe(OH)3,由Fe3+生成Fe(OH)3的过程中消耗OH-,溶液中c(H+)增大,促进I-转化,因此I-的转化率显著提高。
③导致I下降的直接原因是I2(g)不断生成,c(I-)减小。
答案
(1)2I-(aq)+O3(g)+2H+(aq)===I2(aq)+O2(g)+H2O(l) ΔH1+ΔH2+ΔH3
(2)K=
(3)①溶液中H+被消耗,生成H2O,溶液pH上升 ②Fe(OH)3 Fe3+形成Fe(OH)3过程中消耗OH-,使溶液中c(H+)上升,促进I-转化 ③BC
(4)t=3s时,c(I)=3.5mol·L-1,t=18s时,c(I)=11.8mol·L-1,v(I)==0.55mol/(L·s)
15.(2014·福建省福州市期末)向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5,在温度为T时发生如下反应PCl5(g)PCl3(g)+C12(g)H=+124kJ·mol-1。
反应过程中测定的部分数据见下表:
时间t/s
0
50
150
250
350
n(PCl3)/mol
0
0.16
0.19
0.2
0.2
回答下列问题
(1)反应在前50s的平均速率v(PCl5)=________。
(2)温度为T时,该反应的化学平衡常数=________。
(3)要提高上述反应的转化率,可采取的措施有________。
(4)在温度为T时,若起始时向容器中充入0.5molPCl5和amolCl2"平衡时PCl5的转化
率仍为20%,则a=________。
(5)在热水中,五氯化磷完全水解,生成磷酸(H3PO4),该反应的化学方程式是________。
若将0.01molPCI5投入lL热水中,再逐滴加入AgNO3溶液,先产生的沉淀是________[已知Ksp(Ag3PO4)=1.4×10-16,Ksp(AgCl)=1.8×10-10]。
(6)一定条件下,白磷溶于硝酸溶液产生一种氮氧化合物气体,该气体与白磷的物质的量之比为20:
3,反应的化学方程式为____________________________。
【答案】
(1)0.0016mol·L-1·s-1
(2)0.025
(3)升高温度(或降低压强或移走PCl3、Cl2等合理答案)
(4)0.1
(5)PCl5+4H2O=H3PO4+5HClAgCl(填名称“氯化银”也给满分)
(6)3P4+20HNO3+8H2O=12H3PO4+20NO↑
【解析】
(1)v(PCl5)=v(PCl3)=0.16mol/(2L·50s)=1.6×10-3mol·L-1·s-1。
(2)PCl5(g)PCl3(g)+C12(g)
起始浓度(mol·L-1):
0.500
转化浓度(mol·L-1):
0.10.10.1
平衡浓度(mol·L-1):
0.40.10.1
K=[c(PCl3)·c(Cl2)]/c(PCl5)=(0.1×0.1)/0.4=0.025。
(3)该反应是气体体积增大的吸热反应,可通过升高温度和降低压强的方式使平衡向正反应方向移动,也可以通过降低产物的方式使平衡正向移动。
(4)温度不变,平衡常数不变。
因该反应是气体体积增大的反应,应符合“等量”原则才能达到等效平衡。
PCl5(g)PCl3(g)+C12(g)
起始浓度(mol·L-1):
0.250a/2
转化浓度(mol·L-1):
0.050.050.05
平衡浓度(mol·L-1):
0.20.050.05+a/2
K=[c(PCl3)·c(Cl2)]/c(PCl5)=[0.05×(0.05+a/2)]/0.2=0.025。
解得,a=0.1。
(5)PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl,H3PO4是弱酸,难以电离出PO43-离子、HCl是强酸,故先产生的沉淀是AgCl。
(6)硝酸具有强氧化性,将白磷氧化为磷酸,根据得失电子守恒(设氮氧化物中氮的化合价为x),则有20×(5-x)=12×5,x=2,即生成NO,反应方程式为:
3P4+20HNO3+8H2O=12H3PO4+20NO↑。