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12.近年来我国汽车拥有量呈较快增长趋势,NOx是汽车尾气中的主要污染物之一
(1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:

热化学方程式N2(g)+O2(g)=2NO(g)的△H=+183 kJ/mol,该反应的△S>0(填“>”、“<”或“=”);
(2)氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)═NaNO3(s)+ClNO(g)   K1△H<0  (I)
2NO(g)+Cl2(g)═2ClNO(g)              K2△H<0  (II)
①4NO2(g)+2NaCl(s)═2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$(用K1、K2表示).
②为研究不同条件对反应(II)的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应(Ⅱ)达到平衡.测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,则平衡后n(Cl2)=0.025mol,NO的转化率α1=75%.③其它条件保持不变,反应(II)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2>α1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2不变(填“增大”“减小”或“不变”,若要使K2减小,可采用的措施是升高温度.
(3)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1.依据温度对合成氨反应的影响,在如图坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图:

分析 (1)根据能量变化图计算反应热,反应热=反应物的键能和-生成物的键能和,标注物质聚集状态和对应反应焓变书写热化学方程式得到反应焓变,反应前后是气体体积不变的反应,反应自发进行的条件是△G=△H-T△S<0,非自发进行△G=△H-T△S>0,据此反应是非自发进行来判断熵变;
(2)①依据化学平衡常数概念,结合反应化学方程式书写反应的平衡常数,
2NO2(g)+NaCl(s)═NaNO3(s)+ClNO(g) K1△H<0 (I)
2NO(g)+Cl2(g)═2ClNO(g) K2△H<0 (II),
4NO2(g)+2NaCl(s)═2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)结合平衡常数表达式计算得到平衡常数关系;
②依据平衡三段式列式计算,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应(Ⅱ)达到平衡,测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,物质的量为7.5×10-3mol•L-1•min-1×10min×2L=0.15mol,
             2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g),
起始量(mol) 0.2      0.1       0
变化量(mol) 0.15    0.075     0.15
平衡量(mol) 0.05    0.025    0.15
依据反应速率概念、转化率概念的计算,计算V=$\frac{△c}{△t}$,转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%;
③反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,随反应进行,气体体积减小,为保持恒压所以容器体积减小,压强比恒容容器大,平衡正向进行,平衡时NO的转化率α2 增大;平衡常数随温度变化,不随浓度、压强变化,若要使K2减小,平衡逆向进行,反应是放热反应,依据平衡移动原理应升高温度,平衡逆向进行,平衡常数随温度变化;
(3)合成氨的反应是放热反应,开始反应,氨气物质的量增大,达到平衡状态,继续升温,平衡逆向进行,氨气物质的量减小,据此画出变化图象;

解答 解:(1)该反应中的反应热=反应物的键能和-生成物的键能和=(945+498)kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol,所以N2和O2反应生成NO的热化学反应方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+183kJ•mol-1,该反应在常温下非自发进行,则△G=△H-T△S在低温时△G>0,所以△S>0,
故答案为:+183 kJ/mol,>;
(2)①2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g),△H1<0 (Ⅰ),平衡常数K1=$\frac{[ClNO]}{[N{O}_{2}]^{2}}$,
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g),△H2<0 (Ⅱ),平衡常数K2 =$\frac{[ClNO]^{2}}{[NO]^{2}[C{l}_{2}]}$,
4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=$\frac{[C{l}_{2}][NO]^{2}}{[N{O}_{2}]^{4}}$,计算得到K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$,
故答案为:$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$;
②在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应(Ⅱ)达到平衡,测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,物质的量为7.5×10-3mol•L-1•min-1×10min×2L=0.15mol,
             2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g),
起始量(mol) 0.2      0.1         0
变化量(mol) 0.15    0.075      0.15
平衡量(mol) 0.05    0.025      0.15
则平衡后n(Cl2)=0.025mol,
NO的转化率α1=$\frac{0.15mol}{0.2mol}$×100%=75%;
故答案为:0.025;75%;
③其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,随反应进行,气体体积减小,为保持恒压所以容器体积减小,压强比恒容容器大,平衡正向进行,平衡时NO的转化率α2 增大;平衡常数随温度变化,不随浓度、压强变化,若要使K2减小,平衡逆向进行,反应是放热反应,依据平衡移动原理应升高温度,平衡逆向进行,
故答案为:>;不变;升高温度;
(3)合成氨的反应是放热反应,反应达到一定温度才可以发生反应,开始反应,氨气物质的量增大,达到平衡状态,继续升温,平衡逆向进行,氨气物质的量减小,画出的图象为,故答案为;

点评 本题涉及化学反应的能量变化以及化学平衡等知识,化学平衡常数的计算,影响化学平衡的因素分析应用判断,属于综合知识的考查,掌握基础是关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

13.某溶液中可能含有Na+、NH4+、Cl-、SO42-、CO32-等离子中的全部或几种.现进行下列连续操作来检验它们是否存在:
①用洁净的铂丝蘸取少量溶液灼烧,火焰呈黄色;
②溶液中加入足量的稀盐酸,无气体放出,再加入Ba(NO32溶液后,产生白色沉淀,滤去沉淀;
③往上一步所得滤液中加入硝酸银溶液,有白色沉淀生成,再加稀硝酸沉淀不溶解.
根据以上叙述回答下列各小题:
(1)为了确定NH4+是否存在,应补充的操作是:加入足量NaOH溶液,加热,看是否产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,.
(2)原混合溶液中一定存在的离子是Na+、SO42-;一定不存在的离子有CO32-
(3)操作③的目的是检验Cl-离子,实际不能达此目的,原因是实验②溶液中加入足量的稀盐酸,过量盐酸含有氯离子,会干扰检验,所以原来的溶液中氯离子是否存在无法判断.

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3.A、B、C、D、E为原子序数依次增大的短周期元素.A、C处于同一主族,C、D、E处于同一周期,E原子的最外层电子数是A、B、C原子最外层电子数之和,D是地壳中含量最高的金属元素;A、B组成的常见气体甲能使湿润的红色石蕊试纸变蓝;E的单质与甲反应能生成B的单质,同时生成两种水溶液均呈酸性的化合物乙和丙(该反应中氧化产物只有一种),25℃时0.1mol.L-l的乙溶液pH>l;D的单质既能与C元素最高价氧化物的水化物的溶液反应生成盐丁,也能与丙的水溶液反应生成盐.请回答下列问题:
(1)甲的化学式为NH3;B单质的电子式为
(2)D元素的名称是铝.
(3)写出丁溶液中通人入过量二氧化碳时的离子方程式AlO2-+2H2O+CO2═HCO3-+Al(OH)3
(4)工业上利用A、B的单质合成甲(BA3):B2(g)+3A2(g)?2BA3(g)△H<0
在一定温度下,在2L密闭容器中,2mol单质B2和1.6mol单质A2充分反应后达到平衡,测得BA3的物质的量浓度为0.4mol.L-l,计算该温度下的平衡常数K=25.
(5)E的单质与甲反应生成的乙和丙的物质的量之比为2:4.反应中被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为2:3.

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20.将一块金属钠投入到50mL CuCl2和AlCl3的混合溶液中,发现沉淀先增多后减少.反应最终收集到6.72L气体(标准状况下),同时得到12.7g沉淀.再将此沉淀溶于过量的NaOH溶液中,又发现沉淀质量减轻了7.8g.求:
(1)所投入金属钠的质量.
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7.液流电池是一种新型可充电的高性能蓄电池,其工作原理如图.两边电解液存储罐盛放的电解液分别是含有V3+、V的混合液和VO2+、VO2+酸性混合液,且两极电解液分开,各自循环.下列说法不正确的是(  )
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B.放电时,VO2+作氧化剂,在正极被还原,V2+做还原剂,在负极被被氧化
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D.若离子交换膜为阴离子交换膜,放电时阴离子由左罐移向右罐

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

17.分析下列溶液蒸干后得到的固体是什么?写出化学式:
(1)Na2CO3溶液蒸干得到的固体物质是Na2CO3
(2)(NH42SO4溶液蒸干得到的固体物质是(NH42SO4
(3)Ba(HCO32溶液蒸干得到的固体物质是BaCO3
(4)Na2SO3 溶液蒸干得到的固体物质是Na2SO4
(5)Mg(HCO32溶液蒸干得到的固体物质是Mg(OH)2
(6)Fe2(SO43溶液蒸干得到的固体物质是Fe2(SO43

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.加入适量盐酸能使下列离子浓度降低的是(  )
A.CO32-B.SO42-C.Cl-D.Na+

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1.钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料.制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿,我国的钛铁矿储量居世界首位.含有Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制取TiO2的流程如下:

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(2)步骤①加铁的目的是将Fe3+还原为Fe2+
步骤②冷却的目的是析出(或分离、或得到)FeSO4•7H2O.
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(4)由金红石(TiO2)制取单质Ti,涉及到的步骤为:TiO2→TiCl4$→_{300℃,Ar}^{Mg}$Ti
已知:
①C(s)+O2(g)═CO2(g);△H=-393.5KJ•mol-1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g);△H=-566KJ•mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)═TiCl4(s)+O2(g);△H=+141KJ•mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)═TiCl4(s)+2CO(g) 的△H=:-80kJ•mol-1
反应TiCl4+2Mg═2MgCl2+Ti 在Ar气氛中进行的理由是防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.下列离子方程式书写正确的(  )
A.Na2CO3溶液中通入少量SO2:SO2+H2O+2CO32-═SO32-+2HCO3-
B.漂白粉中滴加浓盐酸加热制取氯气:ClO-+Cl-+2H+ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Cl2+H2O
C.将0.1mol•L-1的NH4Al(SO42溶液与0.2mol•L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合:Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-═AlO2-↓+2BaSO4↓+2H2O
D.含0.4molFeI2的溶液中通入0.3mol氯气:4Fe2++2I-+3Cl2═4Fe3++I2+6Cl-

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