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5.科學研究、工業生產和日常生活都離不開物質的制備.
(一)N2O5是一種新型硝化劑,其性質和制備受到人們的關注.一定溫度下,在恒容密閉容器中N2O5可發生下列反應:2N2O5(g)?4NO2(g)+O2(g);△H>0
(1)反應達到平衡后,若再通入一定量氮氣,則N2O5的轉化率將減小(填“增大”、“減小”、“不變”).
(2)表為反應在T溫度下的部分實驗數據:
t/s05001000
c(N2O5)/mol•L-15.003.502.50
則,500s內N2O5的分解速率為0.003mol•L-1•s-1
(3)在T2溫度下,反應1000s時測得N2O5的濃度為3.00mol•L-1.則T2<T1.(填“>”“=”或“<”)
(二)工業上用重晶石(主要成分為BaSO4)制備BaCl2
(1)步驟①中BaSO4與碳在高溫下反應,每1mol碳生成CO需要吸收142.8kJ的熱量,此反應的熱化學方程式為BaSO4(s)+4C(s)═4CO(g)+BaS(s)△H=+571.2kJ/mol;
(2)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,當兩種沉淀共存時,$\frac{c(B{r}^{-})}{c(C{l}^{-})}$=2.7×10-3;[Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgCl)=2.0×10-10]
(3)若NaOH溶液吸收H2S氣體生成等物質的量的Na2S和NaHS,則溶液中各離子濃度由大到小的順序為c(Na+)>c(HS-)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+).

分析 (一)(1)反應達平衡后,再通入一定量N2O5,等效為增大壓強,平衡逆向移動;
(2)根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v(N2O5);
(3)若T2溫度高,反應速率快,未到達平衡時,相同時間內N2O5的濃度減小更大,正反應為吸熱反應,到達平衡時溫度升高,平衡正向移動,N2O5的濃度會減小.而在T2溫度下,反應1000s時測得NO2的濃度為4.98mol•L-1,則此時N2O5的濃度為5mol/L-$\frac{1}{2}$×4.98mol•L-1=2.51mol/L,高于在T1溫度下1000s時測得N2O5的濃度,說明T2溫度下反應速率較慢;
(二)(1)先寫出方程式,再根據物質的量之比等于熱量比求出反應熱;
(2)當兩種沉淀共存時,溶液是AgCl和AgBr的飽和溶液,溶液中 $\frac{c(B{r}^{-})}{c(C{l}^{-})}$=$\frac{Ksp(AgBr)}{Ksp(AgCl)}$,依此計算;
(3)Na2S和NaHS的混合溶液顯堿性,NaHS以水解為主,據此判斷.

解答 解:(一)(1)反應達平衡后,再通入一定量N2O5,等效為增大壓強,平衡逆向移動,N2O5的轉化率減小,
故答案為:減小;
(2)由表中數據可知,500s內N2O5的濃度變化量為5mol/L-3.5mol/L=1.5mol/L,故N2O5的分解速率為$\frac{1.5mol/L}{500s}$=0.003mol•L-1•s-1
故答案為:0.003mol•L-1•s-1
(3)若T2溫度高,反應速率快,未到達平衡時,相同時間內N2O5的濃度減小更大,正反應為吸熱反應,到達平衡時溫度升高,平衡正向移動,N2O5的濃度會減小.而在T2溫度下,反應1000s時測得NO2的濃度為4.98mol•L-1,則此時N2O5的濃度為5mol/L-$\frac{1}{2}$×4.98mol•L-1=2.51mol/L,高于在T1溫度下1000s時測得N2O5的濃度,說明T2溫度下反應速率較慢,故溫度T2<T1
故答案為:<;
(二)(1)BaSO4與碳在高溫下反應的方程式為:BaSO4(s)+4C(s)═4CO(g)+BaS(s),每1mol碳生成CO需要吸收142.8kJ的熱量,所以△H=+571.2kJ/mol,此反應的熱化學方程為:BaSO4(s)+4C(s)═4CO(g)+BaS(s)△H=+571.2kJ/mol,
故答案為:BaSO4(s)+4C(s)═4CO(g)+BaS(s)△H=+571.2kJ/mol;
(2)當兩種沉淀共存時,溶液中Ag+離子濃度相同,根據溶度積常數計算,c(Br-)=$\frac{Ksp(AgBr)}{c(A{g}^{+})}$,c(Cl-)=$\frac{Ksp(AgCl)}{c(A{g}^{+})}$,
則$\frac{c(B{r}^{-})}{c(C{l}^{-})}$=$\frac{Ksp(AgBr)}{Ksp(AgCl)}$=$\frac{5.4×1{0}^{-13}}{2.0×1{0}^{-10}}$=2.7×10-3
故答案為:2.7×10-3
(3)Na2S和NaHS的混合溶液顯堿性即c(OH-)>c(H+),NaHS以水解為主,則c(HS-)>c(S2-),
所以溶液中各離子濃度由大到小的順序為c(Na+)>c(HS-)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+),
故答案為:c(Na+)>c(HS-)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+).

點評 本題為拼合型,涉及化學反應速率計算、化學平衡移動與計算、平衡常數的計算與運用、電解原理等知識點,計算量較大,是對學生心理素質的考驗,題目難度中等,注意掌握平衡常數在化學平衡計算的運用.

練習冊系列答案
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10.乙苯是一種用途廣泛的有機原料,可制備多種化工產品.
(一)制備苯乙烯(原理如反應I所示):
I. △H=+124kJ•mol-1
(1)部分化學鍵的鍵能如表所示:
化學鍵C-HC-CC═CH-H
鍵能/kJ•mol-1412348x436
根據反應I的能量變化,計算x=612.
(2)工業上,在恒壓設備中進行反應I時,常在乙苯蒸氣中通入一定量的水蒸氣.用化學平衡理論解釋通入水蒸氣的原因為正反應為氣體分子數增大的反應,保持壓強不變,加入水蒸氣,容器體積應增大,等效為降低壓強,平衡向正反應方向移動,提高乙苯的平衡轉化率.
(3)從體系自由能變化的角度分析,反應I在高溫(填“高溫”或“低溫”)下有利于其自發進行.
(二)制備α-氯乙基苯(原理如反應II所示):
II.△H2>0
(4)T℃時,向10L恒容密閉容器中充人2mol乙苯(g)和2mol Cl2(g)發生反應Ⅱ,5min時達到平衡,乙苯和Cl2的物質的量濃度(c)隨時間(t)變化的曲線如圖l所示:

①0-5min內,以HC1表示的該反應速率v(HCl)=0.032 mol•L-1•min-1
②T℃時,該反應的平衡常數K=16.
③6min時,改變的外界條件為升高溫度.
④10min時,保持其他條件不變,再向容器中充人1moI乙苯、1mol Cl2、1mol α-氯乙基苯和l mol HCl,12min時達到新平衡.在圖2中畫出10-12 min,Cl2和HCl的濃度變化曲線(曲線上標明Cl2和HCl);0-5min和0-12min時間段,Cl2的轉化率分別用α1、α2 表示,則αl<α2(填“>”、“<”或“=”).

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17.I.通常人們把拆開1mol某化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能.如表為一些化學鍵的鍵能數據
化學鍵Si-SiO=OSi-O
鍵能/kJ•mol-1abc
寫出硅高溫燃燒的熱化學方程式Si(s)+O2(g)=SiO2(s)△H=(2a+b-4c)kJ/mol.
Ⅱ.利用太陽光分解水制氫是未來解決能源危機的理想方法之一.某研究小組設計了如圖所示的循環系統實現光分解水制氫.反應過程中所需的電能由太陽能光電池提供,反應體系中I2和Fe3+等可循環使用.

(1)寫出下列反應池中反應的離子方程式:
電解池A2H++2I-=H2+I2
電解池B4Fe3++2H2O=4Fe2++O2+4H+
(2)若電解池A中生成3.36L H2(標準狀況),計算電解池B中生成Fe2+的物質的量為0.3mol
Ⅲ.在一定的溫度下,把2體積N2和6體積H2分別通入一個帶活塞的體積可變的容器中,活塞的一端與大氣相通,容器中發生如下反應:

N2(g)+3H2(g)  2NH3(g);△H<0
反應達到平衡后,測得混合氣體為7體積.
請據此回答下列問題:
(1)保持上述反應溫度不變,設a、b、c分別表示加入的N2、H2和NH3的體積,如果反應達到平衡后混合氣體中各物質的量仍與上述平衡時完全相同.
①a=1,c=2,則b=3.在此情況下,反應起始時將向逆反應方向(填“正”或“逆”)進行.
②若需規定起始時反應向逆方向進行,則c的取值范圍是1<c≤4.
(2)在上述裝置中,若需控制平衡后混合氣體為6.5體積,則可采取的措施是降低溫度,原因是降低溫度平衡向正反應方向移動,氣體總分子數減少.

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14.298K時,合成氨反應的熱化學方程式為:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92.4kJ/mol,在該溫度下,取1mol N2和3mol H2放在密閉容器內反應.下列說法正確的是(  )
A.在有催化劑存在的條件下,反應放出的熱量為92.4 kJ
B.有無催化劑該反應放出的熱量都為92.4 kJ
C.若再充入1 mol H2,到達平衡時放出的熱量應為92.4 kJ
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15.芬必得(布洛芬緩釋膠囊)是一種高效的消炎藥物,用于緩解輕至中度疼痛,如頭痛、關節痛、偏頭痛、牙痛、肌肉痛、神經痛、痛經.也用于普通感冒或流行性感冒引起的發熱.其主要成分為布洛芬,它有多種合成路線,下面是一種合成方法:

已知:鹵代烴有如下反應:R-Cl+NaCN→R-C≡N+NaCl.回答下列問題:
(1)寫出有機物B的結構簡式:
(2)寫出下列反應的類型(可供選擇的反應類型:取代、加成、消去、加聚、縮聚):反應A→B的反應類型為:取代,反應B→C的反應類型為:加成,反應C→D的反應類型為:取代.
(3)有機物C和苯酚的關系是D (填選項字母).
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(5)寫出E→布洛芬反應的化學方程式(要求配平,有機物要用結構簡式表示):

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