Question

能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。

Ⅰ.已知：Fe2O3（s）＋3C（s）=2Fe（s）＋3CO（g）

ΔH1＝a kJ·mol－1

CO（g）＋O2（g）=CO2（g）　ΔH2＝b kJ·mol－1

4Fe（s）＋3O2（g）=2Fe2O3（s）　ΔH3＝c kJ·mol－1

则C的燃烧热ΔH＝________kJ·mol－1。

Ⅱ.（1）依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________（填序号）。

A．C（s）＋CO2（g）=2CO（g）

B．NaOH（aq）＋HCl（aq）=NaCl（aq）＋H2O（l）

C．2H2O（l）=2H2（g）＋O2（g）

D．2CO（g）＋O2（g）=2CO2（g）

若以熔融的K2CO3与CO2为反应的环境，依据所选反应设计成一个原电池，请写出该原电池的负极反应：_____________________________________。

（2）某实验小组模拟工业合成氨反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，开始他们将N2和H2混合气体20 mol（体积比1∶1）充入5 L合成塔中，反应前压强为P0，反应过程中压强用P表示，反应过程中与时间t的关系如图所示。

请回答下列问题：

①反应达平衡的标志是__________________________（填字母代号，下同）。

A．压强保持不变

B．气体密度保持不变

C．NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍

②0～2 min内，以c（N2）变化表示的平均反应速率为________________。

③欲提高N2的转化率，可采取的措施有_____________________________。

A．向体系中按体积比1∶1再充入N2和H2

B．分离出NH3

C．升高温度

D．充入氦气使压强增大

E．加入一定量的N2

（3）25℃时，BaCO3和BaSO4的溶度积常数分别是8×10－9和1×10－10，某含有BaCO3沉淀的悬浊液中，c（CO32-）＝0.2 mol·L－1，如果加入等体积的Na2SO4溶液，若要产生BaSO4沉淀，加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是________mol·L－1。

 

Answer 1

Ⅰ.

Ⅱ.（1）D　CO－2e－＋CO32-=2CO2

（2）①AC　②0.1 mol·L－1·min－1　③AB　（3）0.01

【解析】Ⅰ.三个热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，（①×2＋②×6＋③）÷6得，C（s）＋O2（g）=CO2（g）　ΔH＝（2a＋6b＋c）kJ·mol－1，则C的燃烧热为kJ·mol－1。Ⅱ.（1）自发的氧化还原反应可以设计成原电池，选D；负极失电子发生氧化反应，负极反应为CO－2e－＋CO32-=2CO2。

（2）①此反应是反应前后气体分子数不相等的反应，压强不变说明达到平衡；因为气体总的质量不变，容器体积不变，所以密度始终不变，不能运用密度不变作为反应达到平衡的标志，NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍，说明反应达到平衡。②设反应的N2为x mol，则反应的H2为3x mol，生成的NH3为2x mol，由压强关系得＝0.9，解得x＝1，则用氮气表示的平均反应速率为＝0.1 mol·L－1·min－1。③此反应的正反应为放热反应，所以升高温度平衡逆向移动，氮气的转化率降低，C错误；充入氦气使压强增大，但各物质的浓度不变，平衡不移动，氮气的转化率不变，D错误；加入一定量的氮气，氮气的转化率降低，E错误。（3）根据题给数据，由Ksp（BaCO3）＝c（Ba2＋）·c（CO32-）得c（Ba2＋）＝4×10－8mol·L－1，混合后溶液中，c（Ba2＋）＝2×10－8mol·L－1，要想产生BaSO4沉淀，至少需要

c（Ba2＋）·c（SO42-）＝Ksp（BaSO4），计算得c（SO42-）＝5×10－3mol·L－1，则加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是0.01 mol·L－1。