1、课时作业(十)1碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：(1)已知反应H2(g)I2(g)2HI(g)H11 kJmol1，1 mol H2(g)、1 mol HI(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、299 kJ的能量，则1 mol I2(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_。(2)在密闭容器中发生反应H2(g)I2(g)2HI(g)。如图表示不同温度T1、T2下平衡时HI(g)的体积分数随起始n(H2)n(I2)的变化关系。反应温度：T1_T2(填“”“”或“”)，A点对应的n(H2)n(I2)_。维持B点温度和起始n(H2)n(I2)不变，欲加快该化
2、学反应速率，则可采取的措施有_、_。(3)Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)I2(g)，在730 K时，向密闭容器中投入HI，气体混合物中H2的物质的量分数x(H2)与反应时间t的关系如下表：t/min0204060100120x(H2)00.050.080.090.100.1040 min时，HI的转化率为_，根据上述实验结果，温度为730 K时该反应的平衡常数K_。上述反应中，反应速率vv正v逆k正x2(HI)k逆x(H2)x(I2)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，x为物质的量分数。计算20 min时，_(结果保留2位小数)。答案(1)151 kJ(2)11
3、增大压强(或缩小容器容积)加入适当的催化剂(3)16%5.06解析(1)设I2(g)的键能为x，根据H反应物的总键能生成物的总键能436 kJmol1x2299 kJmol111 kJmol1，解得x151 kJmol1，则1 mol I2(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为151 kJ。(2)由题图可知，A点碘化氢的体积分数大于B点，又因H2(g)I2(g)2HI(g)H11 kJmol1的正反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，碘化氢的体积分数减小，所以反应温度：T10。在恒容密闭容器中充入一定量的N2O4，发生上述反应。测得N2O4的平衡转化率(N2O4)随温度的变化为图中的某条曲线
4、：(N2O4)随温度的变化的正确曲线是_(填“”或“”)。若容器中通入N2O4的起始压强为102 kPa，则a点温度下的平衡常数Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，p分p总物质的量分数)。(3)机动车尾气是造成雾霾的主要因素之一，CO、NO在催化剂作用下可转化为无害气体：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)Hc(CO32)c(HCO3)12解析(1)根据盖斯定律，由可得目标反应：NH4(aq)2O2(g)=2H(aq)H2O(l)NO3(aq)，则有H(546 kJmol1)(146 kJmol1)346 kJmol1。(2)反应N2O4(g)2NO2(g)H0，升高温度，平衡正向
5、移动，平衡转化率(N2O4)增大，故题图中曲线表示(N2O4)随温度的变化。题图中a点T2温度下(N2O4)0.5，假设起始N2O4的物质的量为m，则平衡时N2O4的物质的量为0.5m，NO2的物质的量为m，故平衡时N2O4、NO2的物质的量分数分别为、。起始压强为102 kPa，根据阿伏加德罗定律及推论可知，恒温恒容时，气体的压强之比等于其物质的量之比，则有，解得p平衡153 kPa，故N2O4、NO2的平衡分压分别为153 kPa51 kPa、153 kPa102 kPa，因此a点温度下的平衡常数Kp204。(3)反应2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)的H0，升高温度，平衡逆
6、向移动，反应物的转化率降低；对比表中数据，甲容器中反应达到平衡时所用时间长，平衡时n(CO)小，说明甲容器的温度低于乙容器。甲容器中0120 min内消耗1.20 mol CO，同时应生成0.60 mol N2则有v(N2)0.005 molL1min1。达到化学平衡后，乙容器中各物质的量均加倍，与保持各物质的量不变、缩小容器容积至原来一半是等效平衡，而缩小容积相当于增大压强，平衡向正反应方向移动。(4)(NH4)2CO3溶液中NH4、CO32均存在水解平衡：NH4H2ONH3H2OH、CO32H2OHCO3OH，则水解平衡常数Kh(NH4)51010，Kh(CO32)2104，则有Kh(NH
7、4)c(CO32)c(HCO3)。0.50 molL1 Na2CO3溶液中存在水解平衡：CO32H2OHCO3OH，由于CO32的水解程度很小，近似处理：c(HCO3)c(OH)，c(CO32)0.50 molL1，又因Kh(CO32)2104，则有Kh(CO32)2104，解得c(OH)1102 molL1，此时溶液中c(H) molL111012 molL1，故溶液的pH12。3研究碳氧化合物、氮氧化合物、硫氧化合物等大气污染物的处理对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。(1)已知：C(s)O2(g)CO2(g)H393.5 kJmol1N2(g)O2(g)2NO(g)H180 kJmol
8、1则C(s)2NO(g)CO2(g)N2(g)的H_kJmol1。(2)用焦炭还原NO2的反应为2C(s)2NO2(g)N2(g)2CO2(g)，向两个容积均为2 L、反应温度分别为T1 、T2的恒温恒容密闭容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO2，测得各容器中n(NO2)随反应时间t的变化情况如图所示：T1_T2(填“”或“”)，该反应为_(填“放热”或“吸热”)反应。T2 时，4080 min，用N2的浓度变化表示的平均反应速率v(N2)_，此温度下的化学平衡常数K_。T2 下，120 min时，向容器中再加入焦炭和NO2各1 mol，在t时刻达到平衡，此时NO2的转化率比原平衡时_(填“
9、增大”“减小”或“不变”)。(3)工业上消除氮氧化物的常用方法是SCR(选择性催化还原)脱硝法，反应原理为4NH3(g)4NO(g)O2(g)=4N2(g)6H2O(g)H放热0.002 5 molL1min10.675减小(3)降低温度减小压强氨氮比从2.0增大到2.2时，脱硝率的变化不大，但氨的浓度增加较大，导致生产成本提高当温度过高时，会发生副反应解析(1)将题给两个热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由可得：C(s)2NO(g)CO2(g)N2(g)，则有H(393.5 kJmol1)(180 kJmol1)573.5 kJmol1。(2)由题图可知，T1时反应先达到平衡状态，则T
10、1时反应速率快，温度高，则有：T1T2；T1时反应达到平衡状态时的n(NO2)大于T2时反应达到平衡状态时的n(NO2)，说明温度升高，平衡逆向移动，则该反应为放热反应。由题图可知，T2 时，4080 min，n(NO2)由1.50 mol降低到1.10 mol，同时生成0.20 mol N2，则4080 min，N2的平均反应速率v(N2)2.5103 molL1min1；T2 时，反应达到平衡状态时n(NO2)0.80 mol，c(NO2)0.4 molL1，按“三段式法”计算： 2C(s)2NO2(g)N2(g)2CO2(g)起始浓度/(molL1)1.0000转化浓度/(molL1)0
11、.600.300.60平衡浓度/(molL1)0.400.300.60平衡常数K0.675。T2 下，120 min时再加入1 mol焦炭和1 mol NO2，相当于增大体系压强，平衡逆向移动，在t时刻达到平衡状态，此时NO2的转化率比原平衡时减小。(3)投料比一定时，为提高NO平衡转化率，应使平衡正向移动，可采取的措施有降低温度、减小压强等。由题图甲可知，氨氮比从2.0升高到2.2时，脱硝率的变化不大，但氨浓度增加较大，若提高氨氮比会导致生产成本增加，经济效益降低；温度高于405 时，NH3会发生副反应，导致NOx的脱除率逐渐减小。4.已知：NaHCO3(s)=Na(aq)HCO3(aq)H
12、118.81 kJmol1Na2CO3(s)=2Na(aq)CO32(aq)H216.44 kJmol12NaHCO3(s)=Na2CO3(s)CO2(g)H2O(l)H392.34 kJmol1请回答下列问题：(1)资料显示，NaHCO3固体加热到100 发生分解，但是加热NaHCO3溶液时，不到80 就有大量CO2气体放出。从反应热的角度说明原因：_ _。(2)NaHCO3溶液中主要存在2种化学平衡：a.HCO3H2OH2CO3OH，b.2HCO3CO32H2OCO2。根据理论计算得0.10 molL1 NaHCO3溶液中2个反应的转化率随温度变化如图甲所示(不考虑相互影响)：25 0.1
13、0 molL1 NaHCO3溶液中CO2与H2CO3的总浓度最大可能为_molL1。加热蒸干NaHCO3溶液最后得到的固体是_。25 时0.10 molL1 NaHCO3溶液的pH8.3，加热到4 min溶液沸腾，然后保温到7 min。已知常温下Na2CO3溶液的浓度和pH的关系如下表(忽略温度对Kw的影响)：c/(molL1)饱和0.200.100.0100.001 0pH12.111.811.511.110.6请在图乙中作出NaHCO3溶液的pH随时间变化曲线。.研究得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)的对数与温度()的关系如图丙所示。(3)T 时，向1 L恒容密闭容器中充入0.3
14、 mol CH4，只发生反应2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)，达到平衡时，c(C2H4)c(CH4)，CH4的平衡转化率为_；上述平衡状态的某一时刻，若改变温度至T2 ，CH4以0.01 molL1s1的平均速率增加，经t s后再次达到平衡，且平衡时，c(CH4)2c(C2H4)，则t_s。(4)列式计算反应2CH4(g)C2H2(g)3H2(g)在图丙中温度为A时的平衡常数K_(用平衡分压代替平衡浓度计算，lg0.051.3)。(5)由图丙可知，甲烷裂解制乙炔时有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的转化率，除改变温度外，还可采取的措施有_。答案.(1)2HCO3(aq)=CO32(aq
15、)CO2(g)H2O(l)H38.28 kJmol1，HCO3为液态时反应需要的能量比固态时小(其他合理的说法也给分)(2)1.7103Na2CO3.(3)66.7%5(4)5.0104(5)充入适量的乙烯解析(1)根据已知条件及盖斯定律，由2可得热化学方程式：2HCO3(aq)=CO32(aq)CO2(g)H2O(l)H92.34 kJmol1(16.44 kJmol1)2(18.81 kJmol1)38.28 kJmol1。加热固体NaHCO3放出CO2气体的反应热H392.34 kJmol1；而加热NaHCO3溶液放出CO2气体的反应热H38.28 kJmol1，说明NaHCO3溶液受热
16、分解放出CO2时需要的能量比固体低。(2)根据题图甲可知，25 时，反应a中HCO3的转化率为0.2%，即生成H2CO3的浓度为0.10 molL10.2%2104 molL1，25 时，反应b中HCO3的转化率为3.0%，即生成CO2的浓度为0.10 molL13.0%1.5103 molL1，所以25 0.10 molL1 NaHCO3溶液中CO2与H2CO3的总浓度最大可能为2104 molL11.5103 molL11.7103 molL1。加热蒸干NaHCO3溶液，NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和水，所以最后得到的固体是Na2CO3。根据已知条件，碳酸氢钠溶液的起始pH
17、为8.3，所以曲线的起点为(0，8.3)，加热过程中碳酸氢钠会分解为碳酸钠，溶液的pH增大，加热到4 min溶液沸腾，说明碳酸氢钠分解为碳酸钠，此时碳酸钠的浓度为0.05 molL1，由表格中数据可知，碳酸钠的浓度是0.10 molL1时，溶液的pH为11.5，浓度是0.010 molL1时，溶液的pH为11.1，即4 min时，碳酸钠溶液的pH为11.1到11.5之间；47 min内，pH变化不大。据此画出曲线。.(3)根据方程式2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)，假设达到平衡时，生成n(C2H4)为x，则有： 2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)起始量/mol0.3 00转化量/
18、mol2x x2x平衡量/mol0.32x x2x由于恒容密闭容器的容积不变，且达到平衡时，c(C2H4)c(CH4)，则n(C2H4)n(CH4)，x0.32x，解得x0.1 mol，甲烷的转化率为100%66.7%；从题图丙可知，温度升高，甲烷的分压增大，平衡逆向移动，甲烷的物质的量增加，则T2T，假设再次平衡时乙烯的物质的量是y，则甲烷的物质的量是2y，因此0.12(0.1y)2y，解得y0.075 mol，说明甲烷的物质的量增加了0.075 mol20.1 mol0.05 mol，即浓度增加了0.05 mo1L1，所以时间t5 s。(4)根据题图丙可知，温度为A时，平衡时甲烷、氢气、乙
19、炔的分压分别是103、104、0.05，所以该温度下的平衡常数K5.0104。(5)根据方程式可知，增大乙烯的浓度，可使反应2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)的平衡逆向移动，甲烷的浓度增大，从而使反应2CH4(g)C2H2(g)3H2(g)平衡正向移动，乙炔的浓度增大，故可通入适量的乙烯以提高制乙炔的转化率。52018年张家口市公交行业迈入氢能源时代，为绿色冬奥再添新“绿”。“制氢”“储氢”“用氢”一直都是能源研究的热点。工业上制取H2有多种方法，如：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1131.5 kJmol1CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H2206.2 kJ
20、mol1CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H3247.4 kJmol12H2O(g)=2H2(g)O2(g)H4483.6 kJmol1(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为_ _。(2)镧镍合金是一种良好的储氢材料，在一定条件下通过如下反应实现储氢：LaNi3(s)3H2(g)LaNi3H6(s)H”“该可逆反应的正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小(3)5.3(4)ce解析(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的化学方程式为CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)，根据盖
21、斯定律该反应可由2得到，所以H2H2H32(206.2 kJmol1)(247.4 kJmol1)165.0 kJmol1。(2)该反应的化学平衡常数K，而温度不变时化学平衡常数不变，即平衡时的c(H2)不变，所以起始充入H2量越大、H2的平衡转化率越高，即H2初始充入量：n3n2n1。该反应的正反应是放热反应，所以其他条件不变时温度越高、化学平衡常数越小，即K(T1)K(T2)K(T3)。容器的容积变为原容积一半的瞬间，体系的压强变为原来的两倍，即6 kPa，再由平衡常数表达式可知再次达到平衡时c(H2)不变，即再次达到平衡时的压强与原平衡相同，还是3 kPa。(3)由能量密度之比等于单位质量的可燃物转移电子数之比可知H2和甲醇的能量密度之比为5.3。(4)a项，由图示可知左侧H2参与反应、右侧生成H2，所以没有O2参与总反应，错误；b项，左侧H2，与OH反应生成H2O，即H2发生氧化反应，所以对应电极是原电池的负极，而原电池中电势：正极负极，错误；c项，左侧为负极，H2发生失电子的氧化反应生成H2O，电极反应式是H22e2OH=2H2O，正确；d项，由溶液呈电中性可知，左侧消耗OH，则Na移向右侧，则装置中所用的是阳离子交换膜，错误；e项，负极上H2失去电子后生成的H与电解质溶液中的OH反应，即发生的中和反应释放能量，正确。
