Question

根據所學知識，完成下列問題：

（1）化學反應可視為舊鍵斷裂和新鍵生成的過程。鍵能是形成（或拆開）1 mol化學鍵時釋放（或吸收）的能量。已知白磷和其燃燒產物P₄O₆的分子結構如圖所示，現提供以下鍵能（kJ· mol^-1）： P－P：198，  P－O：360， O－O：498，白磷(P₄)燃燒的熱化學方程式為                       。

（2）化學能與電能之間可以相互轉化，以Fe、Cu、C(石墨)、CuSO₄溶液、FeSO₄溶液、Fe₂(SO₄)₃溶液 、AgNO₃溶液為原料，通過原電池反應實現2Fe³⁺ + Cu＝2Fe²⁺ + Cu²⁺,請你把下圖補充完整，使之形成閉合回路，并用元素符號標明電極。甲池中電解液是        溶液；乙池中電解液是         溶液。（要求：甲、乙兩池中電解質元素種類始終保持不變）

（3）某市對大氣進行監測，發現該市首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5（直徑小于等于2.5μm的懸浮顆粒物）其主要來源為燃煤、機動車尾氣等。因此，對PM2.5、SO₂、NOx等進行研究具有重要意義。請回答下列問題：

①對PM2.5空氣樣本用蒸餾水處理，制成待測試樣。若測得該試樣所含水溶性無機離子的化學組分及其平均濃度如下表：

離子	K+	Na+	NH4+	SO4２－	NO3－	Cl－
濃度/ mol?L-1	4×10-6	6×10-6	2×10-5	4×10-5	3×10-5	2×10-5

根據表中數據判斷該試樣的酸堿性為        ，試樣的pH值=        

②已知氣缸中生成NO的反應為：N₂(g)+O₂(g)  2NO(g) H＞0

若1 mol空氣含有0.8 molN₂和0.2 molO₂,1300℃時在密閉容器內反應達到平衡。測得NO為8 × 10^-4 mol.計算該溫度下的平衡常數K= ___________；汽車啟動后，氣缸溫度越高，單位時間內NO排放量越大，原因是                                          。

 

Answer 1

【答案】

（1）P₄(s) + 3O₂(g) ＝P₄O₆(s) △H＝－1638kJ·mol^－１­­（3分）

（2）甲池：CuSO₄（1分） ；乙池：Fe₂(SO₄)₃（1分），圖像正確得2分。

（3）①酸性，4  （3分）

②4×10^－6 ；該反應為吸熱反應，溫度升高，反應速率加快，平衡右移 （4分）

【解析】

試題分析：（1）反應熱就是斷鍵吸收的能量和形成化學鍵所放出的能量的差值，則根據題意可知，該反應的反應熱△H＝198kJ/mol×6＋498kJ/mol×3－360kJ/mol×12＝－1638kJ/mol，所以該反應的熱化學方程式是P₄(s) + 3O₂(g) ＝P₄O₆(s)    △H＝－1638kJ/mol。

（2）原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發生還原反應。根據方程式可知，銅是還原劑，作負極。正極是溶液中的鐵離子得到電子。所以根據電子的流向可知，甲中電極是負極，可選擇銅做電極，電解質是硫酸銅。乙中電極是正極，可選擇石墨作電極，電解質是硫酸鐵。

（3）①根據溶液顯中性可知，溶液中氫離子的物質的量濃度是4×10^-5mol/L×2＋3×10^-5mol/L＋2×10^-5mol/L－4×10^-6mol/L－6×10^-6mol/L－2×10^-5mol/L＝1×10^-4mol/L，則溶液的pH＝4。

②反應前后體積不變，則可以設容器體積是1L，則

N₂(g)  +   O₂(g)  2NO(g)

起始濃度（mol/L）    0.8       0.2         0

轉化濃度（mol/L）  4×10^-4      4×10^-4     8×10^-4

平衡濃度（mol/L）   0.8       0.2        8×10^-4

所以該溫度下的平衡常數K＝＝4×10^－6

由于該反應為吸熱反應，溫度升高，反應速率加快，平衡向正反應方向移動，所以氣缸溫度越高，單位時間內NO排放量越大。

考點：考查熱化學方程式、原電池、pH、平衡常數以及外界條件對反應速率和平衡常數的影響

點評：該題是高考中的常見題型，試題針對性強，貼近高考，有利于調動學生的學習興趣，激發學生的學習積極性，有利于培養學生的邏輯推理能力和抽象思維能力。也有助于培養學生的環境保護意識和能源節約意識。