(2) 一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入4.0molN02和4.0moICO,在催化剂作用下发生反应4CO(g)+2NO2(g) = N2(g)+4CO2(g) △H<0,测得相关数据如下:
①5~l0min,用NO2的浓度变化表示的反应速率为____。 ②以下表述能说明该反应己达到平衡状态的是____。 A.气体颜色不再变化 B.气体密度不再变化
C.气体平均相对分子质量不再变化
③20 min时,保持温度不变,继续向该容器中加入l.0mol NO2和l.0molCO,在t1时反应再次达到平衡,则N02的转化率比原平衡____(填“增大”、“减小”或“不变)。 ④该温度下反应的化学平衡常数K= _____(保留两位有效数字)。 (____) N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)
2NO2(g )。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器
中,在一定条件下,该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系:v(N2O4)=klp(N2O4),v(NO2)=k2P(N02),其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1=_____。(Kp为平衡分压代替平衡浓度计算所得的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
(4)电解法处理氮氧化合物是目前大气污染治理的一个新思路,原理是将NOx在电解池中分解成无污染的N2除去,如图示,两电极间是固体氧化物电解质,在一定条件下可自由传导 O2-,如果NOx为NO,则电解池阴极电极反应式为______。
2
【答案】 (1). 2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-749 kJ·moL-1 (2). 0.028
mol·L-1·min-1 (3). A、C (4). 增大 (5). 0.11 L·mol-1 (6).
(7). 2NO+4e=N2+2O(或2NO=N2+2O-4e)
【解析】试题分析:(1)由标准摩尔生成焓的概念,N2(g)+ O2(g)=2NO(g) △H=AH= +183.0 kJ/moI;CO的标准燃烧热AH=- 283kJ/mol,即2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) AH=- 566kJ/mol;根据盖斯定律书写NO和CO反应的热化学反应方程式;(2) ①根据
计算;②根据平衡标
-2?2?-
志分析;③20 min时,保持温度不变,继续向该容器中加入相同比例的反应物,相当于加压;④利用“三段式”计算化学平衡常数;( 3) Kp=
2
,平衡时NO2、N2O4的消耗速率比= v(NO2):
v(N2O4)= k2P(N02):=klp(N2O4)=2;(4)NOx在电解池中分解成无污染的N2,NOx得电子发生还原反应;
解析:(1)①N2(g)+ O2(g)=2NO(g) △H=AH= +183.0 kJ/moI ②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) AH=- 566kJ/mol;根据盖斯定律②-①得2CO(g)+2NO(g)
N2(g)+2CO2(g) △H=-749 kJ·moL-1;(2) ①5~l0min, NO2的浓度变化
=
=0.028 mol·L-1·min-1;②A.气体颜色不再变化,说
为1.7-1.56=0.14mol/L,
明NO2的浓度不再变化,所以一定达到平衡状态,故A正确;B.反应前后气体质量不变,容器体积不变,所以气体密度是恒量,气体密度不再变化,不一定平衡,故B错误;C.反应前后气体质量不变,气体物质的量改变,根据
,气体平均相对分子质量是变量,所以
气体平均相对分子质量不再变化,反应一定达到平衡状态,故C正确。③20 min时,保持温度不变,继续向该容器中加入相同比例的反应物,相当于加压,平衡正向移动,N02的转化率比原平衡增大;
④
0.11
( 3) Kp= ,平衡时NO2、N2O4的消耗速率比= v(NO2):v(N2O4)= k2P2(N02):
;则k1=;(4)NOx在电解池中分解成无污染的N2,得电子发生
还原反应,阴极反应式是2NO+4e-=N2+2O2?;
点睛:燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,如CO的标准燃烧热AH=- 283kJ/mol,指1molCO完全燃烧生成CO2放出283kJ热量。
10. 碲(Te)广泛用于彩色玻璃和陶瓷。工业上用精炼钢的阳极泥(主要含有TeO2、少量Ag、 Au)为原料制备单质碲的一种工艺流程如下:
已知Te02微溶于水,易溶于较浓的强酸和强碱。 (1)“碱浸”时所用的试剂是 ___(填化学式)。 (2)碱浸后的“滤渣”可用于____。
(3)“沉碲”时,缓慢加入H2SO4,并不断搅拌。为生成TeO2沉淀需控制溶液的pH为4.5—5.0,其原因是____。
(4)“酸溶”后,将SO2通入TeC14酸性溶液中进行“还原”得到碲,该反应的化学方程式是____。
(5) 25℃时,亚碲酸(H2Te03)的Kal=lxl0,Ka2=2×l0
①0.lmol/L的NaHTe03的溶液中c(TeO32-) - c(H2TeO3)= ____(填离子浓度表达式)。 ②0.lmol.L的NaHTe03溶液呈__________填“酸性”,“碱性”,“中性”)理由是____(写出利用平衡常数汁算及推理过程).
【答案】 (1). NaOH溶液(KOH溶液) (2). 提炼贵金属(或提取银和金或其它合理答案) (3). 溶液酸性过强,TeO2会继续与酸反应导致碲元素损失 (4).
TeCl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4 (5). c(H+)-c(OH-) (6). 酸性 (7). NaHTeO3的水解平衡常数Kh=Kw/Ka1=1×10-14/1×10-3=10-11 , Kh < Ka2=2×10-8所以呈酸性
【解析】试题分析:(1).根据Te02易溶于较浓强碱分析;(2)阳极泥中的Ag、Au难溶于碱,所以滤渣的主要成分是Ag、Au;(3). Te02溶于较浓的强酸;(4)SO2通入TeC14酸性溶液中得到碲、硫酸、盐酸;(5) ①根据质子守恒分析;②HTe03-既水解又电离,根据水解、电离的平
-1
-3
-8
衡常数分析0.lmol.L的NaHTe03溶液的酸碱性;
解析:(1). Te02易溶于较浓强碱,所以“碱浸”时所用的试剂是NaOH溶液或KOH溶液;(2)阳极泥中的Ag、Au难溶于碱,所以滤渣的主要成分是Ag、Au,“滤渣”可用于提炼贵金属;(3). 溶液酸性过强,TeO2会继续与酸反应导致碲元素损失,所以需控制溶液的pH为4.5—5.0;(4)SO2通入TeC14酸性溶液中得到碲、硫酸、盐酸,反应方程式是
TeCl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4;(5) ①根据质子守恒,NaHTe03的溶液中c(TeO3)+ c(OH) = 2--
-1
c(H+)+ c(H2TeO3),所以c(TeO32-) - c(H2TeO3)= c(H+)-c(OH-);②NaHTeO3的水解平衡常数Kh=Kw/Ka1=1×10-14/1×10-3=10-11 , Kh < Ka2=2×10-8所以呈酸性;
点睛:酸式弱酸盐NaHA溶液的酸碱性由HA-的电离和水解程度决定;若HA-的电离大于水解,溶液呈酸性;若HA-的电离小于水解,溶液呈碱性。
11. 【化学——选修3:物质结构与性质】第一代半导体材料(Si. Ge等)与第二代半导体材料(GaAs、 InSb等)一起,将人类推进了信息时代。近年来,以碳化硅( SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料的出现,开辟了人类资源和能源节约型社会的新发展,也成为了科学家研究的热点。
(1)基态锗原子的价电子排布图为_____。
(2)N、P、As位于同一主族,基态氮原子的核外共有____种不同运动状态的电子,N20的空间构型为____,与P04互为等电子体的分子有 ____(填一种即可)。
(3)酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学中的光敏剂、催化剂等方面得到广泛的应用,其结构如图所示,中心离子为钴离子。
3-
酞菁钴中碳原子的杂化轨道类型为____;与钴离子通过配位健结合的氮原子的编号是_____。 (4)已知PH3分子的键角约为94°,而AsH3分子的键角约为91.8°,试用价层电子对互斥理论解释PH3的键角比AsH3的键角大的原因_____________________。
(5)第三周期主族元素中,按第一电离能大小排序,第一电离能在磷和铝之间的元素有______。 (6)氮化硼、氮化铝、氮化镓的结构类似于金刚石,熔点如表中所示:
试从结构的角度分析它们熔点不同的原因___________________。
(7)磷化铝晶胞如图所示,若两个铝原子之间的最近距离为d pm,NA代表阿伏加德罗常数 的值,则磷化铝晶体的密度ρ= ____g/cm3。
【答案】 (1).
2
(2). 7 (3). 直线形 (4). CCl4(或SiF4
等) (5). sp (6). 1、3 (7). P原子半径比As原子半径小,PH3分子中成键电子对间的距离较近,斥力更大 (8). Mg、Si、S (9). 氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体,键长依次增大,键能依次降低,熔点依次降低 (10).
【解析】试题分析:(1)基态锗原子的价电子排布式是4S24P2;(2)有几个电子就有几种运动状态;根据N20与CO2是等电子体; P04由5个原子构成,价电子数是32;(3) 酞菁钴中碳原子都有3个 键,无孤对电子;氮原子最外层有5个电子,能形成3个共价键;(4) P原子半径比As原子半径小,PH3分子中成键电子对间的距离较近,斥力更大;(5)同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大,ⅡA元素的S轨道全充满为稳定状态,第一电离能大于ⅢA;ⅤA的元素P轨道半充满为稳定状态,所以第一电离能大于ⅥA的元素;(6) 氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体,键长依次增大,键能依次降低;(7)根据均摊原则计算晶胞的化学式,两个铝原子之间的最近距离为d pm,则晶胞的体积为
,根据
计算密度;
3-
解析:(1)基态锗原子的价电子排布图是;(2)氮原子核外有7个电子,有
3-
7种运动状态;N20与CO2是等电子体,CO2是直线型分子,所以N20的空间构型是直线型;P04
由5个原子构成,价电子数是32,所以与P043-互为等电子体的分子有CCl(或SiF4等);(3) 酞4菁钴中碳原子都有3个 键,无孤对电子,所以碳原子的杂化轨道类型为sp2;氮原子最外层有5个电子,能形成3个共价键,2,4两个氮原子都有3个共价键,1,3两个氮原子有4个键,