Question

【题目】碳、氮及其化合物与生活密切相关。请根据要求回答下列问题:

（1）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:

①CH4(g)+4NO2(g)= 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ/mol

②CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-l160kJ/mol

③H2O(g)= H2O(l) △H=-44kJ/mol

写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O( 1) 的热化学方程式_________。

（2）已知: 反应I: 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H < 0

反应II: 4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) △H < 0

①在恒温恒容装置中充入一定量的NH3 和O2,在催化剂的作用下进行反应I，则下列有关叙述中正确的是___(填字母序号)。

A.增大压强，Kp(用压强表示的化学平衡常数) 增大

B.若测得容器内3v正(NH3)=2v逆(H2O) 时，说明反应已达平衡

C.升高温度，NH3 的转化率增大

D.达到平衡时体系的压强不再变化

②氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应I、II。为分析某催化剂对该反应的选择性，在1L密闭容器中充入1molNH3和2molO2，得有关物质的量关系如图，该催化剂在高温时选择反应_____(填“I”或“II”)。

③520℃时，4NH3(g)+3O2 (g)2N2(g)+6H2O(g)的平衡常数K=_______(只需列出数字计算式)。提高NH3转化为N2平衡转化率的措施有______( 填字母序号)

A.降低反应温度 B.将反应生成的H2O(g)及时移出

C.增大NH3和O2的初始投料比 D.投料比不变，增加反应物的浓度

（3）己知25℃时HCN 和H2CO3的电离常数(Ka.)如下表:

物质	电离常数(Ka)
HCN	Ka=5×10-10
H2CO3	Ka1=4.5×10-7；Ka2=4.7× 10-11

25℃时，测得HCN 和NaCN 的混合溶液pH=11,则c(HCN)/c(CN-)=____。向NaCN 溶液中通入少量CO2，则发生反应的离子方程式为:__________。

Answer 1

【答案】 CH4(g)+2NO2(g) === N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H= -955 kJ/mol BD I AB 0.02（或 1/50 ） CN－+ CO2+ H2O ===HCN+ HCO 3

【解析】（1）根据盖斯定律，（①+②+③×4）÷2得：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-955kJ/mol。

（2）①A项，化学平衡常数只受温度影响，与压强改变无关，故A错误；B项，同一反应用不同物质表示的速率数值之比等于化学计量数之比，结合化学方程式可得：3v正(NH3)=2v正(H2O)，所以3v正(NH3)=2v逆(H2O)时，v正(H2O)=v逆(H2O)，说明反应已达平衡，故B正确；C项，该反应正向放热，升高温度，NH3的转化率降低，故C错误；D项，该反应正向气体分子数增大，在恒温恒容时，只要没有达到平衡压强就会改变，达到平衡时体系的压强就不再变化，故D正确。②由图可知，该催化剂在高温时，生成NO的物质的量远大于氮气的物质的量，故该催化剂在高温下选择反应I。③在1L密闭容器中充入1molNH3和2molO2，由图可得，520℃平衡时n(NO)=n(N2)=0.2mol，结合化学方程式列数据如下：

所以平衡时，n(NH3)=1mol-0.2mol-0.4mol=0.4mol，n(O2)=2mol-0.25mol-0.3mol=1.45mol，n(H2O)=0.3mol+0.6mol=0.9mol，又因为1L密闭容器，所以520℃时，4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)的平衡常数K=(只需列出数字计算式)。A项，该反应正向放热，降低反应温度，促进平衡正向移动，能提高NH3转化为N2平衡转化率，故A正确；B项，将反应生成的H2O(g)及时移出，降低了生成物浓度，化学平衡正向移动，能提高NH3转化为N2平衡转化率，故B正确；C项，增大NH3和O2的初始投料比，提高O2的转化率，根据化学平衡移动原理，NH3的转化率会降低，故C错误；D项，该反应正向气体分子数增大，投料比不变，增加反应物的浓度，则相当于在与原平衡等效的基础上增大压强，平衡逆向移动，达到的新平衡NH3的转化率会降低，故D错误。

（3）25℃时，pH=11的溶液中c(H+)=1×10-11mol/L，HCN的电离平衡常数为：Ka==5×10-10，则==0.02（或1/50）；根据HCN和H2CO3的电离常数可知，酸性：H2CO3>HCN>HCO3-，则向NaCN溶液中通入少量CO2，发生反应的离子方程式为：CN－+CO2+H2O=HCN+HCO。