Question

PM2.5（可入肺颗粒物）污染跟冬季燃煤密切相关，燃煤还同时排放大量的Cq、Sq和Noxo
（1）最近有科学家提出构想：把空气吹入饱和碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇．
①已知在常温常压下：
2CH₃OH（1）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为

 

．
②以甲醇和氧气反应制成的燃料电池如图1所示，该电池工作过程中O₂应从

 

（填“c”或“b”）口通入，电池负极反应式为

 

．

③25℃时，将甲醇燃烧生成的足量CO₂通入到浓度为0.1mol?L^-1 NaOH溶液中，所得溶液的pH=8，溶液中离子浓度由大到小的顺序是

 

．
（2）已知在一定条件下，NO与NO₂存在下列反应：NO（g）+NO₂（g）═N₂O₃（g），△H＜0若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，图2示意图能说明t_l时刻达到平衡状态的是

 

．
（3）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO₃ 0.18mol，则v（O₂）=

 

，若继续通入0.20mol SO₂和0.1mol O₂，则平衡

 

移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）．
（4）在一定条件下，NO₂可以被NH₃还原为N₂来消除NO₂对环境造成的污染．25℃时，将NH₃溶于水得100mL 0.1mol?L^-1的氨水，测得pH=11，则该条件下NH₃?H₂O的电离平衡常数约为

 

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Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断,离子浓度大小的比较

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①依据热化学方程式和 盖斯定律计算所需热化学方程式；
②依据原电池图示可知氢离子移向电极为正极，氧气应从正极通入，负极是甲醇燃料失电子在酸性环境中生成二氧化碳；
 ③将甲醇燃烧生成的足量CO₂通入到浓度为0.1mol?L^-1 NaOH溶液中，所得溶液的pH=8，判断市场的是碳酸氢钠溶液，依据碳酸氢钠溶液中离子浓度大小分析比较；
（2）可逆反应达到平衡状态，一定满足正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量不再变化，据此进行判断；当反应前后改变的物理量不变时，该可逆反应达到平衡状态；
（3）化学反应速率的定义求出氧气的速率；根据影响化学平衡的因素来判断平衡移动方向；
（4）根据氨水电离生成等量的铵根离子和氢氧根离子，求出平衡时各离子的浓度，在利用电离度、电离平衡常数的公式求解；

解答： 解：（1）①a、2CH₃OH（1）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
b、2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
c、H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
依据盖斯定律计算a-b+c×4得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8KJ/mol；
故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8KJ/mol；
②依据原电池图示可知氢离子移向电极为正极，氧气应从正极通入，c口是氧气通入的一端，负极是甲醇燃料失电子在酸性环境中生成二氧化碳，电极反应为：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
故答案为：c，CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
③25℃时，将甲醇燃烧生成的足量CO₂通入到浓度为0.1mol?L^-1 NaOH溶液中，所得溶液的pH=8，判断溶液在为碳酸氢钠，碳酸氢根离子水解溶液呈碱性，溶液中离子浓度由大到小的顺序是：c（Na⁺）＞C（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）；
故答案为：c（Na⁺）＞C（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）；
（2）NO（g）+NO₂（g）═N₂O₃（g），△H＜0，若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，是气体体积减小的放热反应；
a、t₁时正反应速率仍然在变化，说明没有达到平衡状态，故a错误；
b、t₁时平衡常数不再变化，正逆反应速率相等，说明达到了平衡状态，故b正确；
c、t₁时三氧化二氮和一氧化氮的物质的量还在变化，说明正逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，故c错误；
d、t₁时一氧化氮的质量分数不再变化，表明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故d正确；
故选bd；
（3）当生成0.18molSO₃时，参加反应的氧气的物质的量为x，
     2SO₂+O₂?2SO₃
     1      2
     x      0.18mol
x=0.09mol
v（O₂）=

0.09mol 5L

0.5min

=0.036mol．L^-1?min^-1；
继续通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，容器内压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动；
故答案为：0.036mol．L^-1?min^-1；向正反应方向移动；
（4）氨水溶液pH=11，则C（H⁺）═10^-11 mol?L^-1，C（0H^-）═10^-3mol?L^-1，
                  NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-
起始（mol?L^-1）    0.1      0     0
反应（mol?L^-1）    10^-3     10^-3    10^-3
平衡（mol?L^-1）  0.1-10^-3   10^-3    10^-3
所以NH₃?H₂O的电离平衡常数为Kb=

10-3×10-3

0.1-10-3

=1.01×10^-5mol?L^-1；
故答案为：1.01×10^-5mol?L^-1；

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，原电池原理和电极反应书写，化学平衡状态判断，反应速率计算，注意弱电解质电离平衡常数的计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．