Question

（14分）（一）氮氧化物是空气的主要污染物，消除氮氧化物污染有多种方法。用催化技术可将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂，其反应为：2NO＋2CO2CO₂＋N₂，为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下测得不同时间的NO和CO浓度如下表：

时间(s)	0	2	4
c(NO) ( mol·L^－1)	1.00×10^－3	2.50×10^－4	1.00×10^－4
c(CO) ( mol·L^－1)	3.60×10^－3	c’	2.70×10^－3

回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：

（1）前4s内的平均反应速率v(NO)=               。c’＝              。

（2）当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。下图表示在其他条件不变时，上述反应中二氧化碳浓度随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线。

①该反应的ΔH          0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②若催化剂的表面积S₁＞S₂ ，在答题卡图中画出c(CO₂) 在T₂、 S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。

（3）在恒容的密闭容器中，上述反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是

（二）沉淀溶解平衡也有平衡常数，称为溶度积常数，符号为K_sp，对于某沉淀溶解平衡：

M_mA_n(s) mMⁿ⁺(aq) + nA^m－(aq)，K_sp＝[c(Mⁿ⁺)]^m·[c(A^m－)]ⁿ。M(Ca(OH)₂)=74g/mol

（1）常温时，Fe(OH)₃的K_sp＝1×10^－38，要使溶液中的Fe³⁺沉淀完全（残留在溶液中的c(Fe³⁺)＜10^－5 mol·L^－1），则溶液的pH最小为               。

（2）某温度时，在100g水中溶解0.74g Ca(OH)₂达到饱和，此时溶液的体积约为100 mL，则该温度下Ca(OH)₂的溶度积常数K_sp____________。（写出计算过程）

Answer

（一）（1）2.25×10-4 mol/（L•s）；2.85×10-3mol/L

（2）①＜ ②（3）C

（二）（1）3 （2）4×10-3（mol3•L-3）

【解析】

试题分析：（1）根据表中数据可知前4s内△c（NO）＝1.00×10-3mol/L—1.00×10-4mol/L＝9.9×10-4mol/L，所以反应速率v（NO）＝9.9×10−4mol/L÷4s＝2.25×10-4 mol/（L•s）；2s时，△c（NO）=1.00×10-3mol/L—2.50×10-4mol/L＝7.5×10-4mol/L，根据方程式可知NO和CO计量数之比为1：1，则△c（CO）＝△c（NO）＝7.5×10-4mol/L，所以2s时，c（CO）＝3.60×10-3mol/L—7.5×10-4mol/L＝2.85×10-3mol/L。

（2）①根据图像可知温度T1到达平衡的时间短，反应速率快，所以温度T2＜T1，温度越高，平衡时CO2的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0。

②催化剂的表面积S1＞S2，则催化剂S1到达平衡的时间比催化剂S2短，催化剂不影响平衡移动，平衡时CO2的浓度相同，故c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线为。

（3）A、该反应为气体计量数减小的放热反应，升高温度，平衡逆向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，平衡常数减小，A错误；B、升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率减小，B错误；C、平衡常数只与热效应有关，与物质的量无关，C正确；D、增加氮气的物质的量，平衡逆向移动，NO的转化率减小，D错误，答案选C。

（二）（1）常温时，Fe（OH）3的Ksp＝1×10-38，要使溶液中的Fe3+沉淀完全，残留在溶液中的c（Fe3+）＜10-5mol•L-1；则根据Ksp＝c（Fe3+）·c3（OH-）＝10-5×c3（OH-）＝1×10-38 可知c（OH-）＝10-11mol/L，所以根据水的离子积常数可知溶液中c（H+）＝10−14÷10−11＝10-3mol/L，因此溶液pH＝3。

（2）某温度时，在100g水中溶解0.74g Ca（OH）2达到饱和，此时溶液的体积约为100mL，Ca（OH）2的物质的量＝0.74g÷74g/mol＝0.01mol

则溶液中c（Ca2+）＝0.01mol÷0.1L＝0.1 mol/L

c（OH-）＝0.02mol÷0.1L÷0.2 mol/L

Ksp＝c（Ca2+）•c2（OH-）＝0.1×0.22＝4×10-3（mol3•L-3）。

考点：考查反应速率、外界条件对平衡状态的影响溶度积常数应用等