Question

【题目】Ⅰ.据报道，我国在南海北部神狐海域进行的可燃冰(甲烷的水合物)试采获得成功。甲烷是一种重要的化工原料。

(1)甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式，除部分氧化外还有以下两种：

水蒸气重整：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)　ΔH1＝＋205.9 kJ·mol－1　 ①

CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1　②

二氧化碳重整：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH3　③

则反应①自发进行的条件是______________，ΔH3＝______________kJ·mol－1。

Ⅱ.氮的固定一直是科学家研究的重要课题，合成氨则是人工固氮比较成熟的技术，其原理为N2 (g)＋3H2 (g) 2NH3(g)。

(2)在不同温度、压强和相同催化剂条件下，初始N2、H2 分别为0.1 mol、0.3 mol时，平衡后混合物中氨的体积分数(φ)如下图所示。

①其中，p1、p2 和p3 由大到小的顺序是______________________________，其原因是__________________________________________________________________。

②若分别用vA(N2)和vB(N2)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率，则vA(N2)________vB(N2)(填“>”“<”或“＝”)。

③若在250 ℃、p1 为105 Pa条件下，反应达到平衡时容器的体积为1 L，则该条件下B点N2 的分压p(N2)为_____________________Pa (分压＝总压×物质的量分数，保留一位小数)。

Ⅲ.以连二硫酸根(S2O)为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO，装置如图所示：

(3)①阴极区的电极反应式为_________________________________。

②NO吸收转化后的主要产物为NH，若通电时电路中转移了0.3 mol e－，则此通电过程中理论上吸收的NO在标准状况下的体积为________mL。

Ⅳ、常温下,将a mol·L-1的醋酸与b mol·L-1Ba(OH)2 溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=___________(用含a和b的代数式表示)。

Answer 1

【答案】高温 ＋247.1 p1>p2>p3 温度相同时，增大压强，化学平衡向正反应方向移动，故平衡混合物中氨的体积分数越大则对应压强越大 < 8.3×103 2SO32-＋4H＋＋2e－===S2O42-＋2H2O 1 344

【解析】

(1)根据 判断反应①自发进行的条件；根据盖斯定律计算ΔH3；

(2) ①增大压强N2 (g)＋3H2 (g) 2NH3(g)平衡正向移动，氨的体积分数增大；

②压强越大、温度越高，反应速率越快；

③利用“三段式”计算在250 ℃、p1 为105 Pa条件下，反应达到平衡时容器各物质的量；

(3)①阴极SO32-得电子发生还原反应生成S2O42-；

②根据得失电子守恒计算吸收NO的体积；

Ⅳ、醋酸电离平衡常数Ka= 。

(1)该反应ΔH>0、ΔS>0， 能自发进行，所以在高温条件下反应①能自发进行；

CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)　ΔH1＝＋205.9 kJ·mol－1　 ①

CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1　②

根据盖斯定律①-②得CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH3=ΔH1-ΔH2＝＋205.9 kJ·mol－1＋41.2 kJ·mol－1＝＋247.1 kJ·mol－1；

(2) ①温度相同时，增大压强，N2 (g)＋3H2 (g) 2NH3(g)平衡正向移动，所以压强越大氨的体积分数增大，p1、p2 和p3 由大到小的顺序是p1>p2>p3；

②压强越大、温度越高，反应速率越快；A点压强、温度都低于B，所以vA(N2) <vB(N2)；

③

N2 (g)＋3H2 (g) 2NH3(g)

开始 0.1 0.3 0

转化 x 3x 2x

平衡 0.1-x 0.3-3x 2x

x=0.08mol

平衡时N2 、H2 、NH3的物质的量分别是0.02、0.06、0.16；N2 的分压p(N2)为 8.3×103；

(3)①阴极SO32-得电子发生还原反应生成S2O42-，阴极反应式是2SO32-＋4H＋＋2e－===S2O42-＋2H2O；

②NO吸收转化后的主要产物为NH，吸收1molNO转移5mol电子，设吸收标准状况下NO的体积为xL

span>X=1.344L=1344mL；

Ⅳ、将a mol·L-1的醋酸与b mol·L-1Ba(OH)2 溶液等体积混合，根据物料守恒c(Ba2+)= ，c(CH3COO-)+ c(CH3COOH) =，2c(Ba2+)=c(CH3COO-)，则c(CH3COO-)=b，c(CH3COOH) =，根据电荷守恒和2c(Ba2+)=c(CH3COO-)可知c(H+)= c(OH-)=10-7，Ka== 。