题目内容
【题目】工业废气中的NO2、CO2对环境具有极大影响，利用化学反应原理对其处理，对构建“绿水青山”生态文明有重要意义。请回答下列问题:
(1)下列说法正确的是_________
A.CO2和NO2与水反应所得溶液均为弱酸
B.NO2在一定条件下能与NH3反应生成环境友好的物质
C.通过测定溶液的pH，一定能判断H2CO3和HNO2的酸性强弱
D.Na2CO3溶液中加入硫酸可生成CO2
(2)H2在催化剂存在下能与NO2反应生成水蒸气和氮气而消去工业尾气中NO2的污染，
已知:①N(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH=+133kJ/mol；②H2O(g)=H2O(1)ΔH=-44kJ/mol;③H2的燃烧热为285.8kJ/mol,该反应的热化学方程式为___________.
(3)CO2可在一定条件下转化为CH3OH。己知向2L密闭容器中加入2molCO2和6molH2,在适当的催化剂和T1温度下,发生反应:CO2(g)+3H2(g) 
CH3OH(1)+H2O(1)ΔH<O,10min时达到平衡状态，10min后改变温度为T2,生成物全部为气体，20min时达到平衡状态，反应过程中部分数据见表:
反应时间 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) |
0min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10min | 4.5 | |||
20min | 1 |
①前10min内的平均反应速率v(CO2)=_______，20min时H2的转化率为_______。
②在其他条件不变的情况下，若30min时只改变温度为T3,达平衡时H2的物质的量为3.2mol,则T2______T3(填“>”“<”或“=”)，在温度T2时，反应的化学平衡常数为______。
③在T1温度下,将容器容积缩小一倍，反应达平衡时CH3OH物质的量为____mol.和改变下列条件，能使H2的反应速率和转化率都一定增大的是____(填标号)。
A.在容积不变下升高温度
B.其它条件下不变，增加压强
C.在容积和温度不变下充入N2
D.在容积和温度不变下及时分离出CH3OH
【答案】 BD 4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1100.2kJ/mol 0.025mol/(Lmin) 50% < 4/27 0.75 B
【解析】(1) A.CO2与水反应生成H2CO3,NO2与水反应生成HNO3和NO，HNO3为强酸，选项A错误；B.NO2具有氧化性，NH3具有还原性，两者在一定条件下能反应生成无污染的N2、H2O，选项B正确；C.由于物质的量浓度没有限定，无法根据两者的pH判断其酸性强弱，选项C错误；D.硫酸为强酸，能与弱酸盐Na2CO3反应生成CO2，选项D正确。答案选BD；（2）根据热化学方程式：①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH1=+133kJ/mol；②H2O(g)=H2O(1)ΔH2=-44kJ/mol;③H2的燃烧热为285.8kJ/mol：2H2(g)+O2(g)= 2H2O(1) ΔH3=-571.6kJ/mol;根据盖斯定律，由③×2-②×4-①可得反应：4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) ΔH=ΔH3×2-ΔH2×4-ΔH1=-571.6kJ/mol×2-(-44kJ/mol)×4-(+133kJ/mol)=-1100.2kJ/mol；(3)①v(H2)= 
=0.075mol/(Lmin)，速率之比等于化学计量数之比，v(CO2)= 
v(H2)= 
×0.075mol/(Lmin)= 0.025mol/(Lmin)；20min时消耗1molCO2，则消耗3molH2，H2的转化率=
×100%=50%；②T2温度下平衡时氢气物质的量为3mol，在其他条件不变的情况下，若30min时只改变温度T3，达平衡时H2的物质的量为3.2mol，平衡逆向移动，氢气浓度增大，由于正反应为放热反应，可以升高温度，即T2<T3；20min时，转化的CO2为2mol-1mol=1mol，则生成的甲醇为1mol，
CO2(g)+3H2(g) 
CH3OH(g)+H2O(g)
起始浓度(mol/L) 1 3 0 0
改变浓度(mol/L) 0.5 1.5 0.5 0.5
平衡浓度(mol/L) 0.5 1.5 0.5 0.5
故平衡常数K=
=
=
；③T1温度下，生成物为液态，K=
由于温度不变，K不变，容器容积缩小一倍，CO2浓度变为2mol/L、氢气浓度变为6mol/L，设此时达平衡时二氧化碳浓度为xmol/L，则：
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(1)+H2O(l)
起始浓度(mol/L) 2 6
改变浓度(mol/L) 2-x 6-3x
平衡浓度(mol/L) x 3x
则
=
，解得x=0.75，生成甲醇物质的量为0.75mol；④A、升高温度，氢气的反应速率增大，但该反应放热，氢气的转化率减小，选项A错误；B、无论生成物是否是气体，增大压强反应速率和氢气的转化率都增大，选项B正确；C、充入氮气使体系压强增大，但是各种反应物的浓度并没有变化，碰撞几率依旧不变，所以平衡不移动，选项C错误；D、甲醇为液体时，分离出甲醇，对反应速率几乎无影响，选项D错误。答案选B。
