Question

【題目】近年全國各地霧霾嚴重，為有效控制霧霾，各地積極采取措施改善大氣質量。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生反應： 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)，下列狀態能說明該反應達到化學平衡的是_______

A．混合氣體的密度保持不變 B．NO的轉化率保持不變

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

（2）已知反應：2NO(g) N2(g)+O2(g) ΔH<0，在不同條件時N2的體積分數隨時間(t)的變化如圖所示。根據圖象可以判斷曲線R1、R2對應的是下列反應條件中的______ (填字母序號)。

A．壓強 B．溫度 C．催化劑

根據如圖中的能量變化數據，計算反應：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,現在體積為1L的恒容密閉容器(如圖甲)中通入1molCO和2molH2，測定不同時間、不同溫度(T)下容器中CO的物質的量，如下表：

請回答：

T1_____ T2（填“>”或“<”或“=”）。已知T2℃時，第20min時容器內壓強不再改變，此時H2的轉化率為_________ 。

（4）已知：Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，Ksp[Fe(OH)3]＝3×10－39，pH＝7.1時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)，需調節溶液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)判斷化學反應是否達到平衡可以通過正逆反應速率相等或各組分的某一物理量保持不變進行。A、在恒容密閉容器中，化學平衡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的轉化率保持不變以及NO和O2的物質的量之比保持不變都能確定反應已經達到平衡狀態，所以B和C都正確；D、O2的消耗速率是正反應速率，NO2的消耗速率是逆反應速率，由于這兩種物質在反應中的化學計量數不同，所以二者相等不能說明達到平衡狀態，D錯誤。正確答案為BC。

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

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

(3)由表中數據可知，在相同時間段內T2對應的CO量少，說明反應速率快，則T2對應的溫度高于T1，即T1< T2。

所以H2的轉化率為=，（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Al3＋沉淀完全時，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