Question

【題目】近年全國(guó)各地霧霾嚴(yán)重，為有效控制霧霾，各地積極采取措施改善大氣質(zhì)量。研究并有效控制空氣中氮氧化物、碳氧化物等污染物是一項(xiàng)重要而艱巨的工作。

I．氮氧化物的研究

（1）一定條件下，將2molNO與2molO2置于恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)： 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)，下列狀態(tài)能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡的是_______

A．混合氣體的密度保持不變 B．NO的轉(zhuǎn)化率保持不變

C．NO和O2的物質(zhì)的量之比保持不變 D．O2的消耗速率和NO2的消耗速率相等

（2）已知反應(yīng)：2NO(g) N2(g)+O2(g) ΔH<0，在不同條件時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間(t)的變化如圖所示。根據(jù)圖象可以判斷曲線R1、R2對(duì)應(yīng)的是下列反應(yīng)條件中的______ (填字母序號(hào))。

A．壓強(qiáng) B．溫度 C．催化劑

根據(jù)如圖中的能量變化數(shù)據(jù)，計(jì)算反應(yīng)：2NO(g) N2(g)+O2(g) 的ΔH=__________

II．碳氧化物的研究

（3）CO和H2在一定條件下可以合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0,現(xiàn)在體積為1L的恒容密閉容器(如圖甲)中通入1molCO和2molH2，測(cè)定不同時(shí)間、不同溫度(T)下容器中CO的物質(zhì)的量，如下表：

請(qǐng)回答：

T1_____ T2（填“>”或“<”或“=”）。已知T2℃時(shí)，第20min時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變，此時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為_________ 。

（4）已知：Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，Ksp[Fe(OH)3]＝3×10－39，pH＝7.1時(shí)Mn(OH)2開始沉淀。室溫下，除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋(使其濃度均小于1×10－6 mol·L－1)，需調(diào)節(jié)溶液pH范圍為________。

Answer 1

【答案】 BC B －183kJ.mol-1 ＜ 50%或0.5 5.0＜pH＜7.1

【解析】(1)判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡可以通過正逆反應(yīng)速率相等或各組分的某一物理量保持不變進(jìn)行。A、在恒容密閉容器中，化學(xué)平衡2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) 的混合氣體的密度始終保持不變，故A不正確；NO的轉(zhuǎn)化率保持不變以及NO和O2的物質(zhì)的量之比保持不變都能確定反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以B和C都正確；D、O2的消耗速率是正反應(yīng)速率，NO2的消耗速率是逆反應(yīng)速率，由于這兩種物質(zhì)在反應(yīng)中的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，所以二者相等不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，D錯(cuò)誤。正確答案為BC。

(2) 已知2NO(g) N2(g)+O2(g) ΔH<0，由圖象可知，R2相對(duì)于R1是速率加快了，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)了，這是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積不變的放熱反應(yīng)，所以加壓平衡不移動(dòng)，使用催化劑平衡也不移動(dòng)，所以只有溫度符合要求，故選B。

ΔH=反應(yīng)物的總鍵能—生成物的總鍵能=2×630kJ/mol—(945 kJ/mol+498 kJ/mol)= -183 kJ/mol。

(3)由表中數(shù)據(jù)可知，在相同時(shí)間段內(nèi)T2對(duì)應(yīng)的CO量少，說明反應(yīng)速率快，則T2對(duì)應(yīng)的溫度高于T1，即T1< T2。

所以H2的轉(zhuǎn)化率為=，（或0.5）。

(4)室溫下，要除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋，由于pH＝7.1時(shí)Mn(OH)2開始沉淀，所以控制pH一定小于7.1；由Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33和Ksp[Fe(OH)3]＝3×10－39可知，當(dāng)Al3＋沉淀完全時(shí)，Fe3＋也沉淀完全了，所以由Ksp[Al(OH)3]＝c(Al3＋) ×c(OH—)3=1×10－6 ×c(OH—)3=1×10－33，求得c(OH—)= 1×10－9 mol·L－1，則pH=5.0，故正確答案為5.0＜pH＜7.1