Question

（1）常温下，将2种一元酸分别和NaOH溶液等体积混合，实验数据如下：

组别	一元酸	NaOH	pH
甲	c(HX)=0.1mol/L	c(NaOH)=0.1mol/L	pH=9
乙	c(HY)=c1mol/L	c(NaOH)=0.1mol/L	pH=7

 
①甲组实验的混合溶液中离子浓度由大到小顺序为                            。由水电离出的c(OHˉ)=                   mol/L。
②乙组实验中HY为强酸，则HY溶液的c₁        （填“<”、“=”或“>”）0.1。
（2）汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，这使NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag－ZSM－5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况和n(NO)/n(CO)比例变化情况如下图。

①为达到NO转化为N₂的最佳转化率，应该选用的温度和n(NO)/n(CO)比例分别为                 、                。
②用C_xH_y（烃）催化还原NO_x也可消除氮氧化物生成无污染的物质。CH₄与NO₂发生反应的化学方程式为                                                    。
（3）工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：
CO(g)  +  2H₂(g)    CH₃OH(g)      △H
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	523K	573K	623K
平衡常数(K)	2.041	0.270	0.012

 
①由表中数据判断△H        0（填“<”、“=”或“>”）。
②某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L的密闭容器中，充分反应10min后，达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L，则此时的温度为          。
③请在下列坐标中画出②中求得该温度下CO、H₂和CH₃OH的浓度随时间变化的曲线，并进行适当的标注。

Answer 1

（17分）（1）①c(Na⁺)>c(Xˉ)>c(OHˉ)>c(H⁺)（2分）     10ˉ⁵（2分）  ②=（1分）
（2）①900K（1分，不写单位或900℃不给分）  n(NO)/n(CO)=1（1分，只写1也给分）
②CH₄+2NO₂CO₂+N₂+2H₂O（2分，化学式错不给分，系数错扣1分，不写条件不扣分，用等号不扣分）
（3）①<（2分）      ②523K（2分，不写单位或523℃不给分）
③

（3分，每条曲线1分，标注错或坐标数值错不给分）

试题分析：（1）①HX与NaOH恰好完全中和，所得NaX溶液pH=9，说明NaX是强碱弱酸盐，HX是弱酸；由于电离程度NaX>H₂O，前者电离出的Xˉ部分水解，则混合溶液中c(Na⁺)>c(Xˉ)>c(OHˉ)>c(H⁺)；H₂OOHˉ+H⁺，NaX能促进水的电离平衡右移，则水电离出的c(OHˉ)>10ˉ⁷mol/L，由pH=9可知溶液中c(H⁺)=10ˉ⁹mol/L<10ˉ⁷mol/L，由水的离子积可知，溶液中的c(OHˉ)=K_w/ c(H⁺)=10ˉ⁵mol/L>10ˉ⁷mol/L，所以混合溶液中水电离出的c(OHˉ)=10ˉ⁵mol/L；②HY是强酸，则NaY是强酸强碱盐，混合溶液pH=7，说明HY与NaOH恰好完全中和，则c(HY)=c(NaOH)=0.1mol/L，所以c₁=0.1；（2）①读图可知，相同温度下，n(NO)/n(CO)越大，NO的转化率越小；投料比最小时，温度越高，NO转化率越大，但是 900K时NO转化率已经接近100%，再升高温度，需要消耗更多的能量，NO转化率却增加不大，得不偿失，因此最佳温度和投料比分别为900K、n(NO)/n(CO)=1；②根据题意可知反应产物为CO₂、N₂、H₂O，假设甲烷的系数为1，根据碳、氢、氧、氮原子个数守恒配平可得反应式：CH₄+2NO₂CO₂+N₂+2H₂O；（3）①根据表中信息推断，升高温度平衡常数减小，前者说明平衡向吸热方向移动，后者说明平衡向逆反应方向移动，则逆反应是吸热反应，所以正反应是△H<0的放热反应；②根据各组分的变化浓度之比等于系数之比，可求平衡浓度：
CO(g)  +  2H₂(g)    CH₃OH(g)
起始浓度/mol?Lˉ¹    1         3              0
变化浓度/mol?Lˉ¹    0.8        1.6             0.8
平衡浓度/mol?Lˉ¹    0 .2        1.4            0.8
K=c(CH₃OH)/[c(CO)?c²(H₂)]=" 0.8/[0" .2×1.4²]=2.041
与表中数据对比可知，平衡时温度为523K。
③画图要点：a、起点时，t=0，c(CO)=1mol/L，c(H₂)=3mol/L，c(CH₃OH)=0；b、平衡点或拐点时，t=10min，c(CO)=0.2mol/L，c(H₂)=1.4mol/L，c(CH₃OH)=0.8mol/L；c、起点至平衡点或拐点时，反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，且各组分的变化浓度之比等于化学方程式中相应的系数之比；平衡点或拐点之后，各组分的浓度保持不变。