時間/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(NO) (×10-4mol•L-1) | 10.0 | 4.50 | 2.50 | 1.50 | 1.00 | 1.00 |
c(CO) (×10-3mol•L-1) | 3.60 | 3.05 | 2.85 | 2.75 | 2.70 | 2.70 |
實驗編號 | T/℃ | NO初始濃度mol•L-1 | CO初始濃度mol•L-1 | 催化劑的比表面積m2•g-1 |
Ⅰ | 280 | 1.2×10-3 | 5.8×10-3 | 82 |
Ⅱ | 124 | |||
Ⅲ | 350 | 124 |
分析 (1)①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1①
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ•mol-1②
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1③,
根據(jù)蓋斯定律,方程式③×2-①-②得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g),據(jù)此計算;根據(jù)氣體的物質(zhì)的量變化判斷熵變;根據(jù)△H-T△S<0反應自發(fā)進行判斷;
②已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1,斷裂1mol N2、O2分子中化學鍵所需要的能量是946kJ、497kJ,根據(jù)△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能計算;
(2)①根據(jù)前2s內(nèi)NO的濃度變化,求出氮氣的濃度變化,再根據(jù)V=$\frac{△c}{△t}$來計算解答;
②分析圖表數(shù)據(jù),依據(jù)化學平衡三段式列式計算平衡濃度,再帶入化學平衡常數(shù)的表達式K=$\frac{{c}^{2}(C{O}_{2})×c({N}_{2})}{{c}^{2}(NO)×{c}^{2}(CO)}$計算;
③根據(jù)化學反應的速率和方向知識進行回答;
④根據(jù)實驗目的驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律,則應保證濃度相同,然后相同溫度時比較催化劑比表面積,相同催化劑比表面積時比較溫度;
(3)①CO在負極失電子生成二氧化碳;
②該原電池中b為正極,a為負極,陰離子從負極流向正極.
解答 解:(1)①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1①
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ•mol-1②
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1③,
根據(jù)蓋斯定律,方程式③×2-①-②得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g),△H=(-393.5kJ•mol-1)×2-(180.5kJ•mol-1)-(-221.0kJ•mol-1)=-746.5 kJ•mol-1;該反應正方向為物質(zhì)的量減少的方向,則正方向的熵變小于零,即△S<0;該反應的焓變小于零,熵變小于零,若要使△H-T△S<0,則溫度的數(shù)值必須較小,即該反應在低溫下自發(fā)進行;
故答案為:-746.5 kJ•mol-1;<;低溫;
②已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1,斷裂1mol N2、O2分子中化學鍵所需要的能量是946kJ、497kJ,
設NO的鍵能為QkJ,△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=946+497-2Q=+180.5,則Q=631.25;
故答案為:631.25;
(2)①由表格中的數(shù)據(jù)可知2s內(nèi)NO濃度的變化量為1.00×10-3-2.50×10-4=7.50×10-4,則氮氣的濃度變化為$\frac{1}{2}$×7.50×10-4mol/L,
則υ(N2)=$\frac{\frac{1}{2}×7.50×1{0}^{-4}}{2}$≈1.88×10-4mol•L-1•s-1;
故答案為:1.88×10-4mol•L-1•s-1;
②分析圖表數(shù)據(jù),依據(jù)化學平衡三段式列式計算平衡濃度:
2NO+2CO?2CO2 +N2
起始量(mol/L) 1×10-3 3.6×10-3 0 0
變化量(mol/L) 9×10-4 9×10-4 9×10-4 4.5×10-4
平衡量(mol/L) 1×10-4 2.7×10-3 9×10-4 4.5×10-4
該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{2}(C{O}_{2})×c({N}_{2})}{{c}^{2}(NO)×{c}^{2}(CO)}$=$\frac{(9×1{0}^{-4})^{2}×4.5×1{0}^{-4}}{(1×1{0}^{-4})^{2}×(2.7×1{0}^{-3})^{2}}$=5000;
故答案為:5000;
③A.該反應的反應物混合能穩(wěn)定存,在一定條件下,如加入催化劑才能發(fā)生反應,故A錯誤;
B.該反應進行的程度大,反應體系達到平衡時至少有一種反應物的百分含量較小,故B正確;
C.該反應在一定條件下能夠自發(fā)進行,而且在較短的時間內(nèi)即可達到平衡狀態(tài),故C正確;
D.該反應使用催化劑能加快反應速率,故D錯誤;
故答案為:BC;
④因Ⅰ、Ⅱ比表面積不同,則應控制溫度相同,所有濃度應控制相同來驗證催化劑比表面積對速率的影響;
Ⅱ、Ⅲ比表面積相同,溫度不同,則所有濃度應控制相同來驗證反應溫度對速率的影響;
故答案為:
實驗 編號 | t(℃) | NO初始濃度 (mol/L) | CO初始濃度 (mol/L) | 催化劑的 比表面積(m2/g) |
Ⅰ | ||||
Ⅱ | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | |
Ⅲ | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 |
點評 本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用、化學反應速率、化學平衡常數(shù)的計算應用、原電池原理的分析應用等,題目涉及的知識點較多,側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力及計算能力,掌握基礎是關鍵,題目難度中等.
科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 書寫熱化學方程式時,只要在化學方程式的右端寫上熱量的符號和數(shù)值即可 | |
B. | 凡是在加熱或點燃條件下進行的反應都是吸熱反應 | |
C. | 把化學反應中物質(zhì)的變化和反應的焓變同時表示出的化學方程式叫做熱化學方程式 | |
D. | 氫氣在氧氣中燃燒的熱化學方程式是2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6 kJ |
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科目:高中化學 來源: 題型:多選題
A. | 石英與燒堿溶液反應:SiO2+2OH-═SiO32-+H2O | |
B. | 向氫氧化鈉溶液中通入過量CO2:CO2+2OH-═CO32-+H2O | |
C. | 向硅酸鈉溶液中加入鹽酸:2H++SiO32-═H2SiO3↓ | |
D. | 向碳酸鈣上滴稀硝酸:CO32-+2H+═H2O+CO2↑ |
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 該溫度下CH3COOH的電離平衡常數(shù)約為1.8×10-5 | |
B. | 點①處溶液中c(CH3COO-)<c(CH3COOH) | |
C. | 點③處溶液中c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+) | |
D. | 滴定過程中不可能出現(xiàn):c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(Na+)>c(H+) |
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學 來源: 題型:多選題
A. | 達到平衡時X濃度為0.04 mol•L-1 | |
B. | 將容器體積變?yōu)?0 L,Z的平衡濃度變?yōu)?.015 mol•L-1 | |
C. | 若升高溫度,X的體積分數(shù)增大,則該反應的?△H<0 | |
D. | 若增大壓強,平衡向正反應方向移動,平衡常數(shù)變大 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | Na2SO3、H2SO3、SO3、SO2 | B. | SO2 、H2SO3、Na2SO3 | ||
C. | H2SO4、SO2 、Na2SO3 | D. | Na2SO3、SO2 、H2SO3 |
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