Question

能源的開發利用與人類社會的可持續發展息息相關。
Ⅰ.已知：Fe₂O₃（s）＋3C（s）=2Fe（s）＋3CO（g）
ΔH₁＝a kJ·mol^－1
CO（g）＋O₂（g）=CO₂（g）　    ΔH₂＝b kJ·mol^－1
4Fe（s）＋3O₂（g）=2Fe₂O₃（s）　 ΔH₃＝c kJ·mol^－1
則C的燃燒熱ΔH＝________kJ·mol^－1。
Ⅱ.（1）依據原電池的構成原理，下列化學反應在理論上可以設計成原電池的是________（填序號）。
A．C（s）＋CO₂（g）=2CO（g）
B．NaOH（aq）＋HCl（aq）=NaCl（aq）＋H₂O（l）
C．2H₂O（l）=2H₂（g）＋O₂（g）
D．2CO（g）＋O₂（g）=2CO₂（g）
若以熔融的K₂CO₃與CO₂為反應的環境，依據所選反應設計成一個原電池，請寫出該原電池的負極反應：_____________________________________。
（2）某實驗小組模擬工業合成氨反應N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）　ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1，開始他們將N₂和H₂混合氣體20 mol（體積比1∶1）充入5 L合成塔中，反應前壓強為P₀，反應過程中壓強用P表示，反應過程中與時間t的關系如圖所示。

請回答下列問題：
①反應達平衡的標志是__________________________（填字母代號，下同）。
A．壓強保持不變
B．氣體密度保持不變
C．NH₃的生成速率是N₂的生成速率的2倍
②0～2 min內，以c（N₂）變化表示的平均反應速率為________________。
③欲提高N₂的轉化率，可采取的措施有_____________________________。
A．向體系中按體積比1∶1再充入N₂和H₂
B．分離出NH₃
C．升高溫度
D．充入氦氣使壓強增大
E．加入一定量的N₂
（3）25℃時，BaCO₃和BaSO₄的溶度積常數分別是8×10^－9和1×10^－10，某含有BaCO₃沉淀的懸濁液中，c（CO₃^2-）＝0.2 mol·L^－1，如果加入等體積的Na₂SO₄溶液，若要產生BaSO₄沉淀，加入Na₂SO₄溶液的物質的量濃度最小是________mol·L^－1。

Answer 1

Ⅰ.
Ⅱ.（1）D　CO－2e^－＋CO₃^2-=2CO₂
（2）①AC　②0.1 mol·L^－1·min^－1　③AB　（3）0.01

Ⅰ.三個熱化學方程式依次編號為①、②、③，根據蓋斯定律，（①×2＋②×6＋③）÷6得，C（s）＋O₂（g）=CO₂（g）　ΔH＝（2a＋6b＋c）kJ·mol^－1，則C的燃燒熱為kJ·mol^－1。Ⅱ.（1）自發的氧化還原反應可以設計成原電池，選D；負極失電子發生氧化反應，負極反應為CO－2e^－＋CO₃^2-=2CO₂。
（2）①此反應是反應前后氣體分子數不相等的反應，壓強不變說明達到平衡；因為氣體總的質量不變，容器體積不變，所以密度始終不變，不能運用密度不變作為反應達到平衡的標志，NH₃的生成速率是N₂的生成速率的2倍，說明反應達到平衡。②設反應的N₂為x mol，則反應的H₂為3x mol，生成的NH₃為2x mol，由壓強關系得＝0.9，解得x＝1，則用氮氣表示的平均反應速率為＝0.1 mol·L^－1·min^－1。③此反應的正反應為放熱反應，所以升高溫度平衡逆向移動，氮氣的轉化率降低，C錯誤；充入氦氣使壓強增大，但各物質的濃度不變，平衡不移動，氮氣的轉化率不變，D錯誤；加入一定量的氮氣，氮氣的轉化率降低，E錯誤。（3）根據題給數據，由K_sp（BaCO₃）＝c（Ba^2＋）·c（CO₃^2-）得c（Ba^2＋）＝4×10^－8mol·L^－1，混合后溶液中，c（Ba^2＋）＝2×10^－8mol·L^－1，要想產生BaSO₄沉淀，至少需要
c（Ba^2＋）·c（SO₄^2-）＝K_sp（BaSO₄），計算得c（SO₄^2-）＝5×10^－3mol·L^－1，則加入Na₂SO₄溶液的物質的量濃度最小是0.01 mol·L^－1。