Question

【题目】工业产生的废气COx、NOx、SOx对环境有害，若能合理的利用吸收，可以减少污染，变废为宝。

(1)已知甲烷的燃烧热为890 kJ/mol；1 mol水蒸气变成液态水放热44 kJ；N2与O2反应生成NO的过程如下：

则CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=_______.

(2)汽车尾气中含有CO和NO，某研究小组利用反应：2CO(g)+2NO(g) N2 (g)+2CO2 (g)实现气体的无害化排放。T1℃时，在恒容的密闭容器中通入一定量的CO和NO，能自发进行上述反应，测得不同时间的NO和CO的浓度如下表：

①0～2 s内用N2表示的化学反应速率为____，该温度下，反应的平衡常数K1_____。

②若该反应在绝热恒容条件下进行，则反应达到平衡后体系的温度为T2℃，此时的化学平衡常数为K2，则K1____K2（填“>”、“<”或“=”），原因是________

(3)向甲、乙两个容积均为1 L的恒温恒容的密闭容器中，分别充入一定量的SO2和O2(其中，甲充入2 mol SO2、1 mol O2，乙充入1 mol SO2、0.5 mol O2)，发生反应：2SO2(g)+O2 (g) 2SO3 (g) △H= -197. 74 kJ/mol ，一段时间后达到平衡，测得两容器中c(SO2)(mol/L)随时间t(min)的变化关系如右图所示。下列说法正确的是______

A．放出的热量Q:Q(甲)>2Q（乙）

B．体系总压强p：p（甲）>2p(乙)

C．甲容器达到化学平衡时，其化学平衡常数为4

D．保持其他条件不变，若起始时向乙中充入0.4 mol SO2、0.2mol O2、0.4 molSO3，则此时v(正>v(逆)

(4)在强酸性的电解质水溶液中，惰性材料做电极，电解CO2可得到多种燃料，其原理如右图所示。

①该工艺中能量转化方式主要有____。

②电解时，生成乙烯的电极反应式是____。

(5)CO2在自然界循环时可与CaC03反应，Ca-CO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2 CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2 CO3溶液混合，若Na2 C03溶液的浓度为2×10-4 mol／L，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为_________。

Answer 1

【答案】 -612 kJ·mol-1 1.875×10-4mol/(L·s) 5000 ＞ 2CO+2NON2+2CO2 的△S＜0，只有当△H＜0，时△G=△H-T△S才能小于0，反应才能在一定条件下自发进行，所以该反应为放热反应。若该反应在绝热恒容条件下进行，由于初始时只有反应物，反应一定正向进行，达到平衡后反应体系温度升高，所以T1＜T2，对于放热反应，温度升高，平衡初始减小，所以K1＞K2 AC 太阳能转化为电能；电能转化为化学能 5．6×10—5mo1/L

【解析】(1)根据图示，旧键断裂吸收能量为：945+498=1443KJ/mol，放出能量为：2×630=1260KJ/mol，则热化学方程式为2NO(g)=O2(g)+N2(g)△H=-1260+1443=183KJ/mol①；甲烷燃烧热为890kJ/mol，可写出热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)，△H=-890kJ/mol②；H2O(g)=H2O(l)，△H=-44kJ/mol③；由盖斯定律可知②+①×2-③×2，可得CH4 (g) +4NO(g)=2N2 (g) +CO2 (g) +2H2 O(g) △H=-890kJ/mol+183/mol×2-(44kJ/mol)×2=-612kJmol-1，故答案为：-612kJmol-1；

(2) ①前2s内的平均反应速率v(N2)= v(N0)= ×=1.875×10-4mol/(L·s)，由表格中的数据可知到4s时达到化学平衡，则

2NO + 2CO2CO2 + N2，

开始(mol/L) 1.00×10-3 3.60×10-3 0 0

转化(mol/L) 9×10-4 9×10-4 9×10-4 4.50×10-4

平衡(mol/L) 1.00×10-4 2.70×10-3 9×10-4 4.50×10-4

则 K==5000，故答案为：1.875×10-4mol/(L·s)；5000

②2CO+2NON2+2CO2 的△S＜0，只有当△H＜0，时△G=△H-T△S才能小于0，反应才能在一定条件下自发进行，所以该反应为放热反应。若该反应在绝热恒容条件下进行，由于初始时只有反应物，反应一定正向进行，达到平衡后反应体系温度升高，所以T1＜T2，对于放热反应，温度升高，平衡初始减小，所以K1＞K2 ，故答案为：＞ ；2CO+2NON2+2CO2 的△S＜0，只有当△H＜0，时△G=△H-T△S才能小于0，反应才能在一定条件下自发进行，所以该反应为放热反应。若该反应在绝热恒容条件下进行，由于初始时只有反应物，反应一定正向进行，达到平衡后反应体系温度升高，所以T1＜T2，对于放热反应，温度升高，平衡初始减小，所以K1＞K2；

(3)A．该反应反应前气体体积大于反应后体积，即充入反应物物质的量越大则压强越大，进行程度较大，放出热量Q(甲)＞2Q(乙)，故A正确；B．该反应反应前气体体积大于反应后体积，即充入反应物物质的量越大则压强越大，进行程度较大，则压强p(甲)＜2p(乙)，故B错误；C．乙容器达到化学平衡状态时，c(SO2)=0.5mol/L，c(O2)=0.5mol/L-0.5mol/L×=0.25mol/L，c(SO3)=0.5mol/L，K==4，故C正确；D．浓度商为： =5，浓度商大于化学平衡常数，化学平衡向逆反应方向移动，即v(正)＜v(逆)，故D错误；故选AC；

(4)①太阳能电池为电源，电解强酸性的二氧化碳水溶液得到乙烯，可知能量转化形式有光能转化为电能，电能转化为化学能，部分电能转化为热能，故答案为：太阳能转化为电能，电能转化为化学能；

②电解时，二氧化碳在b极上生成乙烯，电极反应式为2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O，故答案为：正；2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O；

(5)Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L，等体积混合后溶液中c(CO32-)=×2×10-4mol/L=1×10-4mol/L，根据Ksp=c(CO32-)c(Ca2+)=2.8×10-9可知，c(Ca2+)=mol/L=2.8×10-5mol/L，原溶液CaCl2溶液的最小浓度为混合溶液中c(Ca2+)的2倍，故原溶液CaCl2溶液的最小浓度为2×2.8×10-5mol/L=5.6×10-5mol/L，故答案为：5.6×10-5 mo1/L。