【題目】CO是合成尿素、甲酸的原料。
(1)在100 kPa和T K下,由穩(wěn)定單質(zhì)生成1 mol化合物的焓變稱為該物質(zhì)在T K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓,用符號(hào)ΔHm0表示。已知石墨和CO的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為393.5 kJmol1和283.0 kJmol1 , 則CO(g)的ΔHm0=。
(2)合成尿素的反應(yīng):2NH3(g) + CO(g) == CO(NH2)2(g) + H2(g) ΔH =81.0 kJmol1。
T ℃時(shí),在體積為2 L的恒容密閉容器中,將2 molNH3和1 mol CO混合發(fā)生反應(yīng),5 min時(shí),NH3的轉(zhuǎn)化率為80%。則0~5 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為v(CO)=。
②已知:

溫度/K

398

498

平衡常數(shù)(K)

126.5

K1


則:K1126.5(填“>”或“<”);其判斷理由是。
③若保持恒溫恒容條件,將物質(zhì)的量之和為3 mol的NH3和CO以不同的氨碳比進(jìn)行反應(yīng),結(jié)果如圖所示:

若圖中c表示平衡體系中尿素的體積分?jǐn)?shù),則a表示的轉(zhuǎn)化率。
當(dāng) =時(shí),尿素含量最大;此時(shí),對(duì)于該反應(yīng)既能增大正反應(yīng)速率又能使平衡正向移動(dòng)的措施是(寫一種)。
(3)通過人工光合作用可將CO轉(zhuǎn)化成HCOOH。
①已知常溫下,濃度均為0.1 molL1的HCOOH和HCOONa混合溶液pH =3.7,則HCOOH的電離常數(shù)Ka的值為(已知lg2=0.3)。
②用電化學(xué)可消除HCOOH對(duì)水質(zhì)造成的污染,其原理是電解CoSO4、稀硫酸和HCOOH混合溶液,用電解產(chǎn)生的Co3+將HCOOH氧化成CO2。
Co3+氧化HCOOH的離子方程式為;
忽略體積變化,電解前后Co2+的濃度將(填“增大”、“減小”或“不變”)。

【答案】
(1)?110.5 kJ?mol?1
(2)0.08 mol?L-1·min-1;<;合成尿素的反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng),K減;CO;2;按物質(zhì)的量之比為2∶1再加入NH3和CO
(3)2×10?4;2Co3++HCOOH==CO2↑+2Co2++2H+;不變
【解析】解:(1)碳元素的穩(wěn)定單質(zhì)是石墨,則CO(g)的ΔHm0應(yīng)為反應(yīng)C(s,石墨)+ O2(g)=CO(g)的焓變,由石
墨和CO的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱可得熱化學(xué)方程式:
①C(s,石墨)+ O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJmol1
②C(s,石墨)+ O2(g)=CO(g)ΔH2=-283.0 kJmol1
根據(jù)蓋斯定律,①一②得:
C(s,石墨)+ O2(g)=CO(g) ΔHm0=110.5 kJmol1 (2)①5min時(shí),氨氣的轉(zhuǎn)化率為80%,則反映的NH3為2mol×80%=1.6mol,則CO反應(yīng)了0.8mol,則c(CO)=0.4 molL-1 , v(CO)= =0.08 molL-1·min-1②已知合成尿素的反應(yīng)為放熱反應(yīng),則溫度升高,平衡逆向移動(dòng),K減小,因此498K時(shí)的平衡常數(shù)小于398K時(shí)的平衡常數(shù),即K1<126.5;③圖像中曲線A隨著氨碳比 的增大而增大,根據(jù)平衡移動(dòng)規(guī)律,反應(yīng)物中NH3占比增大時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率增大,所以圖中曲線a對(duì)應(yīng)的是CO的轉(zhuǎn)化率。從圖像可直接看出,當(dāng) =2時(shí),尿素合量最大,升高溫度能加快反應(yīng)速率,但平衡逆向移動(dòng),再說題目已限制恒溫恒容條件,加壓既能加快反應(yīng)速率也能使平衡正向移動(dòng),但加壓不能保證“恒容”條件,催化劑只能加快反應(yīng)速率,不能改變平衡狀態(tài),所以只能考慮增大反應(yīng)物濃度的方法,比較好的具體措施是:按物質(zhì)的量之比為2:1再加入NH3和CO。(3)①混合溶液中存在電荷守恒:c(Na+)+ c(H+)= c(HCOO-)+ c(OH-),則c(HCOO-)= c(Na+)+ c(H+)- c(OH-)=(0.1+10-3.7-10-10.3)mol/L≈0.1mpl/L,由物料守恒得c(HCOO-)+ c(HCOOH)=0.2mol/L,則c(HCOOH)=0.1mol/L,帶入電力平衡常數(shù)表達(dá)式得Ka= =10-3.7 , 又已知lg2=0.3,即100.3=2,代入得Ka=10-3.7=2×10-4②題中有信息:Co3+將HCOOH氧化成CO2 , 則Co3+被HCOOH還原為Co3+ , 由此可得Co3++HCOOH→CO2↑+Co2+ , 因反應(yīng)在酸性條件(稀硫酸)下進(jìn)行,可補(bǔ)寫H+并配平即得離子方程式為:2Co3++HCOOH==CO2↑+2Co2++2H+ , 電解時(shí)Co2+轉(zhuǎn)化為Co3+,混合溶液中生成的Co3+又被HCOOH還原為Co2+ , 所以整個(gè)過程即電解前后Co2+的濃度保持不變。
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解反應(yīng)熱和焓變的相關(guān)知識(shí),掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量,通常叫反應(yīng)熱.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】下列離子方程式正確的是(
A.硫酸與氫氧化鋇溶液反應(yīng):Ba2++SO ═BaSO4
B.鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng):Al+OH+3H2O═Al(OH) +H2
C.向次氯酸鈉溶液中通入足量SO2 氣體:ClO+SO2+H2O═HClO+HSO
D.向沸水中逐滴加入FeCl3飽和溶液:Fe3++3H2O Fe(OH)3(膠體)+3H+

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A.x=1
B.2 min內(nèi)A的反應(yīng)速率為0.3 mol/(Lmin)
C.B的轉(zhuǎn)化率為40%
D.若混合氣體的密度不變,則表明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

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【題目】化工生產(chǎn)中常利用硫酸廠煅燒黃鐵礦石的燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)來制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO4·7H2O),流程如下:

(1)將過程②中產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中,溶液會(huì)褪色的是________(填選項(xiàng)序號(hào))。

a.品紅溶液 b.紫色石蕊溶液 c.酸性KMnO4溶液 d.溴水

(2)過程①中,F(xiàn)eS和O2H2SO4反應(yīng)的離子方程式為______________________

(3)過程③中,需加入的物質(zhì)是____________;反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________

如何檢驗(yàn)溶液Y中存在Fe2+?__________________________________________

(4)在實(shí)驗(yàn)室里,完成過程④的操作是____________(填操作名稱),需要使用酒精燈、三腳架、坩堝鉗等,還需要的陶瓷儀器有___________________________

(5)實(shí)驗(yàn)室為測量所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn):①用分析天平稱取2.700 g樣品;②將樣品溶于足量的鹽酸后,加入過量的氯化鋇溶液;③過濾、洗滌、干燥、稱量,得固體質(zhì)量為3.495 g。若該聚鐵的主要成分為[Fe(OH)SO4]n,則聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。(假設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和硫元素)

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【題目】t℃時(shí),將3mol A和2mol B氣體通入體積為2L的固定密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):2A(g)+B(g)x C(g),2min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)(溫度不變),剩余1.5mol B,并測得C的濃度為0.5mol/L.試求:
(1)x=;
(2)A的轉(zhuǎn)化率為多少?
(3)t℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù).(注:寫出必要的計(jì)算過程)

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【題目】某溶液中可能合有Fe2+、Mg2+、Cu2+、NH4+、Al3+中的一種或幾種。當(dāng)加入一種淡黃色固體并加熱時(shí),有刺激性氣體放出和白色沉定生成,加入淡黃色固體的物質(zhì)的量(橫坐標(biāo))與析出的沉淀和產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量(縱坐標(biāo))的關(guān)系如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是

A. 溶液中一定含有的離子是NH4+、Al3+和Mg2+

B. 溶液中肯定不含有Cu2+,可能含有Fe2+

C. 所加的淡黃色固體是Na2O2

D. 溶液中的NH4+和Al3+的物質(zhì)的量濃度之比3:1

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【題目】碘在自然界中有很多存在形式,在地殼中主要以NaIO3 形式存在,在海水中主要以I-形式存在,幾種粒子與Cl2之間有以下轉(zhuǎn)化關(guān)系:

以下說法不正確的是

A. ①中發(fā)生的反應(yīng)是:2I-+Cl2=I2+2Cl-

B. I-與過量Cl2發(fā)生的反應(yīng)是:I-+3Cl2+3H2O=IO3-+6Cl-+6H+

C. 以上反應(yīng)中,氯氣都體現(xiàn)氧化性,具體表現(xiàn)為:氯元素由0價(jià)降低為-1價(jià)

D. 通過以上信息,可預(yù)測:若在加入淀粉的KI溶液中逐滴滴加氯水,不能觀察到溶液變藍(lán)的現(xiàn)象

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