题目内容
【题目】碳是生命的基础，近几年科学家们纷纷掀起了研究碳的热潮。回答下列问题：
（1）2019年人们“谈霾色变”，汽车尾气是雾霾的罪魁之一。汽车尾气净化的原理为：2NO(g)+2CO(g)=2CO2(g)+N2(g) ΔH＜0。
某温度下，恒容的密闭容器中通入NO和CO，测得不同时间的NO和CO的浓度如下表：
①2s内用N2表示的化学反应速率为___，该温度下，反应的化学平衡常数为___。
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是___(填代号)。
（2）用CH4催化还原NOx也可以减少氮的污染。
已知：CH4(g)+2NO2(g)= CO2(g)+ N2(g)+2H2O(g) ΔH=867kJ/mol
2NO2(g)=N2O4(g) ΔH=-56.9kJ/mol
H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0kJ/mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O（1）的热化学方程式：___。
（3）常温常压下，测得向水中通入足量的CO2后，水溶液的pH=5.6。
①若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3
HCO3-+H+的平衡常数K大约为___。(已知：溶液中c(H2CO3)=1.5×10-5 molL1，10-5.6=2.5×10-6)
②常温下，测得NaHCO3溶液呈碱性，则溶液中c(H2CO3)___c(CO32-)(填“>”“”或“<”)，原因是___ (用离子方程式和必要的文字说明)。
③锅炉中的CaSO4沉淀可用可溶性碳酸盐浸取，然后加酸除去，浸取过程中会发生反应：CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)。
已知298K时，Ksp(CaCO3)=2.80×10-9，Ksp(CaSO4)=4.90×10-5，则此温度下该反应的平衡常数K为___(计算结果保留三位有效数字)。
【答案】1.875×104 molL1s1 5000 bd CH4(g) + N2O4 (g) = CO2(g)+N2(g)+2H2O(l) ΔH= 898.1 kJ·mol1 4.2×107 molL1 > 碳酸氢钠溶液中存在水解平衡HCO3－+H2O
H2CO3 + OH－和电离平衡HCO3－ CO32+H+，水解程度大于电离程度，溶液显碱性 1.75×104
【解析】
⑴①先计算前2s内的Δc(NO)，再计算Δc(N2)和平均反应速率，先计算平衡时每个物质的浓度，再计算平衡常数。
②a. 反应达到平衡时，各物质的速率不再改变；b. 绝热容器中，反应放热，温度升高，平衡常数减小，当平衡常数减小到不改变时，则达到平衡；c. 这两者的物质的量相等不一定能说明达到平衡，只有这两者的物质的量不再改变，则达到平衡；d. 质量分数不再改变，则达到平衡。
⑵第一个方程式减去第二个方程式再加第三个方程式的2倍。
⑶根据电离平衡计算平衡常数；②常温下，测得NaHCO3溶液呈碱性，主要原因是碳酸氢钠溶液中存在水解平衡HCO3－+H2OH2CO3 + OH－和电离平衡HCO3－ CO32+H+，水解程度大于电离程度，溶液显碱性；③浸取过程中会发生反应：CaSO4(s)+CO32 (aq)
CaCO3(s)+SO42 (aq)，根据平衡常数和溶度积常数进行计算。
⑴①前2s内的Δc(NO) =(1.00－0.25)×103 mol·L1 =7.50×104 mol·L1，则Δc(N2) = 
×7.50×104 mol·L1=3.75×104 mol·L1，平均反应速率
；反应达到平衡时c(CO) =1×104 mol·L1，c(NO)= 2.7×103 mol·L1，c(N2) =Δc(N2) = ×9×104 mol·L1=4.5×104 mol·L1，则c(CO2) =Δc(CO2) =Δc(CO)= 9×104 mol·L1，该温度下，反应的化学平衡常数为
；故答案为：1.875×104 molL1s1；5000。
②a. 反应达到平衡时，各物质的速率不再改变，故a不符合题意；b. 绝热容器中，反应放热，温度升高，平衡常数减小，当平衡常数减小到不改变时，则达到平衡，故b符合题意；c. 这两者的物质的量相等不一定能说明达到平衡，只有这两者的物质的量不再改变，则达到平衡，故c不符合题意；d. 质量分数不再改变，则达到平衡，故d符合题意；综上所述，答案为bd。
⑵第一个方程式减去第二个方程式再加第三个方程式的2倍，即得CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式：CH4(g) + N2O4 (g) = CO2(g)+N2(g)+2H2O(l) ΔH= 867 kJ·mol1(56.9 kJ·mol1) +2×(44 kJ·mol1) = 898.1 kJ·mol1；故答案为：CH4(g) + N2O4 (g) = CO2(g)+N2(g)+2H2O(l) ΔH= 898.1 kJ·mol1。
⑶①忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCO3－+H+的平衡常数K大约为
；故答案为：4.2×107 molL1。
②常温下，测得NaHCO3溶液呈碱性，原因是碳酸氢钠溶液中存在水解平衡HCO3－+H2OH2CO3 + H+和电离平衡HCO3－ CO32+H+，水解程度大于电离程度，溶液显碱性，因此溶液中c(H2CO3) >c(CO32)；故答案为：>；碳酸氢钠溶液中存在水解平衡HCO3－+H2OH2CO3 + OH－和电离平衡HCO3－ CO32+H+，水解程度大于电离程度，溶液显碱性。
③浸取过程中会发生反应：CaSO4(s)+CO32 (aq)CaCO3(s)+SO42 (aq)，
；故答案为：1.75×104。
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【题目】下图是利用废铜屑（含杂质铁）制备胆矾（硫酸铜晶体）的流程。
部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 |
开始沉淀 | 2.7 | 7.5 | 4.4 |
完全沉淀 | 3.7 | 9.7 | 6.7 |
请回答：
（1）溶液B中含有的阳离子有____________________（填离子符号）。
（2）下列物质中最适宜做氧化剂X的是__________（填字母）。
a．NaClO b．H2O2 c．KMnO4
（3）加入试剂①是为了调节pH，要调整pH范围是_____________，则试剂①可以选择______________（填化学式）。
（4）沉淀D加入盐酸和铁粉，可以制得FeCl2溶液，实验室保存FeCl2溶液，需加入过量的铁粉，其原因是____________________________________（用离子方程式表示）。
（5）溶液E经过操作①可得到胆矾，操作①为________________________、过滤、洗涤。
（6）已知溶液中c（Cu2+）与pH的关系为lgc（Cu2+）=8.6-2pH，若溶液中c（Cu2+）为1mol/L，此时溶液中的Fe3+能否沉淀完全：___________（填“能”或“否”） 。
