題組38化學平衡與電解質溶液的綜合題1.含氮化合物在生產、生命活動中有重要的作用。回答下列問題:(1)已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH1=-akJ/mol4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)ΔH2=-bkJ/molH2O(l)H2O(g)ΔH3=+ckJ/mol寫出在298K時,氨氣燃燒生成N2的熱化學方程式:。

(2)肌肉中的肌紅蛋白(Mb)可與O2結合生成MbO2:Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)其中k正和k逆分別表示正反應和逆反應的速率常數,即v正=k正·c(Mb)·p(O2),v逆=k逆·c(MbO2)。37℃時測得肌紅蛋白的結合度(α)與p(O2)的關系如下表[結合度(α)指已與O2結合的肌紅蛋白占總肌紅蛋白的百分比]:p(O2)/kPa0.501.002.003.004.005.006.00α(MbO2)/%50.067.080.085.088.090.391.0①計算37℃、p(O2)為2.00kPa時,上述反應的平衡常數K=。

②導出平衡時肌紅蛋白與O2的結合度(α)與O2的壓強[p(O2)]之間的關系式α=(用含有k正、k逆的式子表示)。(3)構成肌紅蛋白的甘氨酸(H2NCH2COOH)是一種兩性物質,在溶液中以三種離子形式存在,其轉化關系如下:

H3N+CH2COOHH3N+CH2COO-H2NCH2COO-在甘氨酸溶液中加入酸或堿,三種離子的百分含量與lgc(圖1①純甘氨酸溶液呈性;當溶液呈中性時三種離子的濃度由大到小的順序為。

②向lgc(H。

③用電位滴定法(圖2)可測定某甘氨酸樣品的純度:稱取樣品150mg,在一定條件下,用0.1000mol/L的高氯酸溶液滴定(與甘氨酸1∶1發生反應),測得電壓變化與滴入HClO4溶液的體積關系如圖3所示。做空白對照實驗,消耗HClO4溶液的體積為0.25mL,該樣品的純度為%(計算結果保留一位小數)。

圖2電位滴定裝置圖圖3滴定曲線答案(1)4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(l)ΔH=-3a+2b+30c5kJ/mol(2)①2.00kPa-1(無kPa-1不扣分,答2不扣分)②k(3)①酸H3N+CH2COO->H2NCH2COO->H3N+CH2COOH②H2NCH2COO-+2H+H3N+CH2COOH③85.0解析(2)①37℃、p(O2)=2.00kPa時,結合度α(MbO2)為80.0%,由結合度的定義可知,反應達平衡時c(MbO2)c(Mb)=80.0%1-80.0%=4,反應的平衡常數K=c(MbO2)c(Mb)·p(O2)=42.00kPa=2.00kPa-1。②由平衡常數K=c(MbO2)c(Mb)·p(O2)=k正k逆可求出c(MbO2)=k正·c(Mb)·p(O2)k逆,代入結合度的定義:α=c(MbO2)c(MbO2)+cL-1×17.00×10-3L,m(甘氨酸)=1.7×10-3mol×75g·mol-1=0.1275g=127.5mg,故樣品純度=127.2.以氧化鋁為原料,通過碳熱還原法可合成氮化鋁(AlN);通過電解法可制取鋁。電解鋁時陽極產生的CO2可通過二氧化碳甲烷化等再利用。請回答:(1)已知:①2Al2O3(s)4Al(g)+3O2(g)ΔH1=+3351kJ/mol②2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH2=-221kJ/mol③2Al(g)+N2(g)2AlN(s)ΔH3=akJ/mol④Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)ΔH4=+1026kJ/mol反應③的a=,反應④自發進行的條件是(填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)。

(2)在常壓、Ru/TiO2催化下,CO2和H2的混合氣體(體積比1∶4,總物質的量為xmol)進行反應,測得CO2轉化率、CH4和CO選擇性隨溫度變化的情況分別如圖1和圖2所示(選擇性:轉化的CO2中生成CH4或CO的百分比)。反應Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH5反應Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH6圖1圖2①下列說法正確的是。

A.ΔH5小于零B.溫度可影響產物的選擇性C.CO2平衡轉化率隨溫度升高先增大后減小D.其他條件不變,將CO2和H2的初始體積比改變為1∶3,可提高CO2平衡轉化率②350℃時,反應Ⅰ在t1時刻達到平衡,平衡時容器體積為yL,該溫度下反應Ⅰ的平衡常數為(用x、y表示)。

(3)CO2溶于水形成H2CO3。已知常溫下H2CO3的電離平衡常數K1=4.4×10-7,K2=4.7×10-11,NH3·H2O的電離平衡常數Kb=1.75×10-5。請計算反應NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3(4)據文獻報道,二氧化碳可以在酸性水溶液中用惰性電極電解得到乙烯,其原理如圖所示。b電極上的電極反應式為,該裝置中使用的是(“陰”或“陽”)離子交換膜。

答案(1)-318高溫(2)①AB②625(3)1.3×10-3(4)2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O陽解析(1)已知①2Al2O3(s)4Al(g)+3O2(g)ΔH1=+3351kJ/mol,②2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH2=-221kJ/mol,③2Al(g)+N2(g)2AlN(s)ΔH3=akJ/mol,④Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)ΔH4=+1026kJ/mol,根據蓋斯定律,①+②×3+③×2=2×④,解得ΔH3=-318kJ/mol;若ΔG=ΔH-TΔS<0,則反應能自發進行,反應④的ΔH>0,ΔS>0,因此該反應能自發進行的條件為高溫。(2)①根據題中圖1可知,CO2的轉化率先增大是因為反應正向進行,到一定溫度時達到平衡,再升高溫度CO2的轉化率減小,說明正反應為放熱反應,ΔH5小于零,故A正確;由題中圖2可知,隨溫度升高甲烷的選擇性降低,CO的選擇性增加,因此溫度可影響產物的選擇性,故B正確;CO2轉化率先增大是因為反應正向進行未達到平衡狀態,達到平衡狀態后,隨溫度升高CO2的轉化率減小,溫度低于350℃時反應未達到平衡,不是平衡轉化率,故C錯誤;CO2和H2的混合氣體(體積比1∶4,總物質的量xmol)進行反應,其他條件不變,將CO2和H2的初始體積比改變為1∶3,相當于減小氫氣的量,CO2平衡轉化率減小,故D錯誤。②350℃時,反應Ⅰ在t1時刻達到平衡,平衡時容器體積為yL,二氧化碳的轉化率為80%,根據三段式法有:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)起始量(mol)0.2x