Question

10．根據(jù)所學(xué)知識(shí)，完成下列問題：
（1）化學(xué)反應(yīng)可視為舊鍵斷裂和新鍵生成的過程．鍵能是形成（或拆開）1mol化學(xué)鍵時(shí)釋放（或吸收）的能量．已知白磷和其燃燒產(chǎn)物P₄O₆的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示，現(xiàn)提供以下鍵能（kJ•mol^-1）：P-P：198，P-O：360，O-O：498，白磷（P₄）燃燒的熱化學(xué)方程式為P₄（s，白鱗）+3O₂（g）═P₄O₆（s）△H=-1638kJ•mol^-1．
（2）化學(xué)能與電能之間可以相互轉(zhuǎn)化，以Fe，Cu，C（石墨），CuSO₄溶液、FeSO₄溶液，F(xiàn)e₂（SO₄）₃溶液、AgNO₃溶液為原料，通過原電池反應(yīng)實(shí)現(xiàn)2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺．請(qǐng)你把圖2補(bǔ)充完整，使之形成閉合電路，并用元素符號(hào)標(biāo)明電極．電池中電解液時(shí)是CuSO₄溶液；乙池中電解液是Fe₂（SO₄）₃溶液．（要求：甲乙兩池中電解質(zhì)元素種類始終保持不變）
（3）某市對(duì)大氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)該市首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5（直徑小于等于2.5μm的懸浮顆粒物）其主要來源為燃煤、機(jī)動(dòng)車尾氣等．因此，對(duì)PM2.5、SO₂、NOx等進(jìn)行研究具有重要意義．請(qǐng)回答下列問題：
①對(duì)PM2.5空氣樣本用蒸餾水處理，制成待測(cè)試樣．若測(cè)得該試樣所含水溶性無機(jī)離子的化學(xué)組分及其平均濃度如下表：

離子	K+	Na+	NH4+	SO42-	NO3-	Cl-
濃度/mol•L-1	4×10-6	6×10-6	2×10-5	4×10-5	3×10-5	2×10-5

根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷該試樣的酸堿性為酸性，試樣的pH值=4
②已知?dú)飧字猩�成NO的反應(yīng)為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0
若1mol空氣含有0.8molN₂和0.2molO₂，1300℃時(shí)在密閉容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡．測(cè)得NO為8×10^-4mol．計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)K=4×10^-6；汽車啟動(dòng)后，氣缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡右移．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)，書寫熱化學(xué)方程式；
（2）Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，為原電池負(fù)極，F(xiàn)e³⁺發(fā)生還原反應(yīng)，在原電池正極反應(yīng)，用石墨作正極材料，電子由負(fù)極經(jīng)過導(dǎo)線流向正極，甲池發(fā)生氧化反應(yīng)，應(yīng)為CuSO₄溶液、乙中為Fe₂（SO₄）₃溶液；
（3）①根據(jù)電荷守恒判斷溶液酸堿性，利用電荷守恒計(jì)算溶液中H⁺離子濃度，若為堿性，忽略氫離子，若為酸性，忽略氫氧根離子，再根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算；
②計(jì)算平衡時(shí)各組分物質(zhì)的量，反應(yīng)前后氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)不變，利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）×c（{O}_{2}）}$計(jì)算；
升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡右移，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量增大．

解答 解：（1）發(fā)生反應(yīng)：P₄（s，白鱗）+3O₂（g）═P₄O₆（s），反應(yīng)熱△H=6×198kJ•mol^-1+3×498 kJ•mol^-1-12×360kJ•mol^-1=-1638kJ•mol^-1，反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：P₄（s，白鱗）+3O₂（g）═P₄O₆（s）△H=-1638kJ•mol^-1，
故答案為：P₄（s，白鱗）+3O₂（g）═P₄O₆（s）△H=-1638kJ•mol^-1；
（2）Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，為原電池負(fù)極，F(xiàn)e³⁺發(fā)生還原反應(yīng)，在原電池正極反應(yīng)，用石墨作正極材料，電子由負(fù)極經(jīng)過導(dǎo)線流向正極，補(bǔ)充完整裝置圖為：，甲乙兩池中電解質(zhì)元素種類始終保持不變，甲池發(fā)生氧化反應(yīng)，應(yīng)為CuSO₄溶液、乙中為Fe₂（SO₄）₃溶液，
故答案為：；CuSO₄；Fe₂（SO₄）₃溶液；
（3）①由電荷守恒可知，c（K⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-）+2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-），則c（H⁺）-c（OH^-）=（2×10^-5 +2×4×10^-5 +3×10^-5-4×10^-6-6×10^-6-2×10^-5 ）mol/L=10^-4mol/L，溶液呈酸性，溶液中H⁺離子濃度約是為10^-4，pH值=-lgc（H⁺）=4，
故答案為：酸性；4；
②N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
開始（mol）：0.8      0.2      0
轉(zhuǎn)化（mol）：4×10^-4   4×10^-4  8×10^-4
平衡（mol）：0.8      0.2      8×10^-4
反應(yīng)前后氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)不變，利用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，故K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{（8×1{0}^{-4}）^{2}}{0.8×0.2}$=4×10^-6；
正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡右移，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量增大，
故答案為：4×10^-6；正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡右移．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式書寫、原電池、溶液酸堿性判斷與pH計(jì)算、平衡常數(shù)計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡影響因素等，屬于拼合型題目，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．