Question

根据所学知识，完成下列问题：

（1）化学反应可视为旧键断裂和新键生成的过程。键能是形成（或拆开）1 mol化学键时释放（或吸收）的能量。已知白磷和其燃烧产物P₄O₆的分子结构如图所示，现提供以下键能（kJ· mol^-1）： P－P：198，  P－O：360， O－O：498，白磷(P₄)燃烧的热化学方程式为                       。

（2）化学能与电能之间可以相互转化，以Fe、Cu、C(石墨)、CuSO₄溶液、FeSO₄溶液、Fe₂(SO₄)₃溶液 、AgNO₃溶液为原料，通过原电池反应实现2Fe³⁺ + Cu＝2Fe²⁺ + Cu²⁺,请你把下图补充完整，使之形成闭合回路，并用元素符号标明电极。甲池中电解液是        溶液；乙池中电解液是         溶液。（要求：甲、乙两池中电解质元素种类始终保持不变）

（3）某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5（直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物）其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO₂、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：

①对PM2.5空气样本用蒸馏水处理，制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO4^２－	NO3^－	Cl^－
浓度/ mol?L^-1	4×10^-6	6×10^-6	2×10^-5	4×10^-5	3×10^-5	2×10^-5

根据表中数据判断该试样的酸碱性为        ，试样的pH值=        

②已知气缸中生成NO的反应为：N₂(g)+O₂(g)  2NO(g) H＞0

若1 mol空气含有0.8 molN₂和0.2 molO₂,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡。测得NO为8 × 10^-4 mol.计算该温度下的平衡常数K= ___________；汽车启动后，气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是                                          。

Answer

（1）P4(s) + 3O2(g) ＝P4O6(s) △H＝－1638kJ·mol－１­­（3分）

（2）甲池：CuSO4（1分） ；乙池：Fe2(SO4)3（1分），图像正确得2分。

（3）①酸性，4  （3分）

②4×10－6 ；该反应为吸热反应，温度升高，反应速率加快，平衡右移 （4分）

【解析】

试题分析：（1）反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，则根据题意可知，该反应的反应热△H＝198kJ/mol×6＋498kJ/mol×3－360kJ/mol×12＝－1638kJ/mol，所以该反应的热化学方程式是P4(s) + 3O2(g) ＝P4O6(s)    △H＝－1638kJ/mol。

（2）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。根据方程式可知，铜是还原剂，作负极。正极是溶液中的铁离子得到电子。所以根据电子的流向可知，甲中电极是负极，可选择铜做电极，电解质是硫酸铜。乙中电极是正极，可选择石墨作电极，电解质是硫酸铁。

（3）①根据溶液显中性可知，溶液中氢离子的物质的量浓度是4×10-5mol/L×2＋3×10-5mol/L＋2×10-5mol/L－4×10-6mol/L－6×10-6mol/L－2×10-5mol/L＝1×10-4mol/L，则溶液的pH＝4。

②反应前后体积不变，则可以设容器体积是1L，则

N2(g)  +   O2(g)  2NO(g)

起始浓度（mol/L）    0.8       0.2         0

转化浓度（mol/L）  4×10-4      4×10-4     8×10-4

平衡浓度（mol/L）   0.8       0.2        8×10-4

所以该温度下的平衡常数K＝＝4×10－6

由于该反应为吸热反应，温度升高，反应速率加快，平衡向正反应方向移动，所以气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大。

考点：考查热化学方程式、原电池、pH、平衡常数以及外界条件对反应速率和平衡常数的影响