题组38化学平衡与电解质溶液的综合题1.含氮化合物在生产、生命活动中有重要的作用。回答下列问题:(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写出在298K时,氨气燃烧生成N2的热化学方程式:。(2)肌肉中的肌红蛋白(Mb)可与O2结合生成MbO2:Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数,即v正=k正·c(Mb)·p(O2),v逆=k逆·c(MbO2)。37℃时测得肌红蛋白的结合度(α)与p(O2)的关系如下表[结合度(α)指已与O2结合的肌红蛋白占总肌红蛋白的百分比]:p(O2)/kPa0.501.002.003.004.005.006.00α(MbO2)/%50.067.080.085.088.090.391.0①计算37℃、p(O2)为2.00kPa时,上述反应的平衡常数K=。②导出平衡时肌红蛋白与O2的结合度(α)与O2的压强[p(O2)]之间的关系式α=(用含有k正、k逆的式子表示)。(3)构成肌红蛋白的甘氨酸(H2NCH2COOH)是一种两性物质,在溶液中以三种离子形式存在,其转化关系如下:H3N+CH2COOHH3N+CH2COO-H2NCH2COO-在甘氨酸溶液中加入酸或碱,三种离子的百分含量与lgc(H+¿)c(OH-)¿的关系如图1所示:图1①纯甘氨酸溶液呈性;当溶液呈中性时三种离子的浓度由大到小的顺序为。②向lgc(H+¿)c(OH-)¿=-8的溶液中加入过量HCl时,反应的离子方程式为。③用电位滴定法(图2)可测定某甘氨酸样品的纯度:称取样品150mg,在一定条件下,用0.1000mol/L的高氯酸溶液滴定(与甘氨酸1∶1发生反应),测得电压变化与滴入HClO4溶液的体积关系如图3所示。做空白对照实验,消耗HClO4溶液的体积为0.25mL,该样品的纯度为%(计算结果保留一位小数)。图2电位滴定装置图图3滴定曲线答案(1)4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(l)ΔH=-3a+2b+30c5kJ/mol(2)①2.00kPa-1(无kPa-1不扣分,答2不扣分)②k正·p(O2)k正·p(O2)+k逆(3)①酸H3N+CH2COO->H2NCH2COO->H3N+CH2COOH②H2NCH2COO-+2H+H3N+CH2COOH③85.0解析(2)①37℃、p(O2)=2.00kPa时,结合度α(MbO2)为80.0%,由结合度的定义可知,反应达平衡时c(MbO2)c(Mb)=80.0%1-80.0%=4,反应的平衡常数K=c(MbO2)c(Mb)·p(O2)=42.00kPa=2.00kPa-1。②由平衡常数K=c(MbO2)c(Mb)·p(O2)=k正k逆可求出c(MbO2)=k正·c(Mb)·p(O2)k逆,代入结合度的定义:α=c(MbO2)c(MbO2)+c(Mb)可得,α=k正·p(O2)k正·p(O2)+k逆。(3)①甘氨酸是两性物质,含有—NH2和—COOH,在强酸性溶液中,—NH2与H+结合成—NH3+¿¿,在强碱性溶液中,—COOH与OH-反应生成—COO-,结合三种离子的转化关系可判断,图中Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分别代表H2NCH2COO-、H3N+CH2COO-和H3N+CH2COOH。溶液呈中性时,lgc(H+¿)c(OH-)¿=0,溶液中离子浓度大小顺序为H3N+CH2COO->H2NCH2COO->H3N+CH2COOH。②lgc(H+¿)c(OH-)¿=-8时,溶液中存在的主要是H2NCH2COO-,它与过量的HCl反应生成H3N+CH2COOH。③根据滴定曲线的突跃范围知,消耗HClO4溶液17.25mL,减去空白实验的0.25mL,实际消耗滴定液17.00mL,HClO4与甘氨酸1∶1发生反应,则有n(甘氨酸)=n(HClO4)=0.1000mol·L-1×17.00×10-3L,m(甘氨酸)=1.7×10-3mol×75g·mol-1=0.1275g=127.5mg,故样品纯度=127.5mg150mg×100%=85.0%。2.以氧化铝为原料,通过碳热还原法可合成氮化铝(AlN);通过电解法可制取铝。电解铝时阳极产生的CO2可通过二氧化碳甲烷化等再利用。请回答:(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反应③的a=,反应④自发进行的条件是(填“高温”“低温”或“任意温度”)。(2)在常压、Ru/TiO2催化下,CO2和H2的混合气体(体积比1∶4,总物质的量为xmol)进行反应,测得CO2转化率、CH4和CO选择性随温度变化的情况分别如图1和图2所示(选择性:转化的CO2中生成CH4或CO的百分比)。反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH5反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH6图1图2①下列说法正确的是。A.ΔH5小于零B.温度可影响产物的选择性C.CO2平衡转化率随温度升高先增大后减小D.其他条件不变,将CO2和H2的初始体积比改变为1∶3,可提高CO2平衡转化率②350℃时,反应Ⅰ在t1时刻达到平衡,平衡时容器...
