Question

Ⅰ．2013年初，雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区．其中，燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一．
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO（g）

催化剂

2CO₂（g）+N₂（g）．△H＜0
①该反应平衡常数表达式

 

．
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t₁时刻达到平衡状态的是

 

（填代号）．

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题．
煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_X可以消除氮氧化物的污染．
已知：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出CH₄催化还原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的热化学方程式：

 

．
Ⅱ．A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素，其中仅含有一种金属元素，A和D最外层电子数相同；B、C和E在周期表中相邻，且C、E同主族．B、C的最外层电子数之和等于D的原子核外电子数，A和C可形成两种常见的液态化合物．
请回答下列问题：
（1）C、D、E三种原子对应的离子半径由大到小的顺序是

 

 （填具体离子符号）；A、B、C三种元素按1：7：12的质量比组成的化合物中含有的化学键的类型属于

 

．
（2）某金属常用于制作易拉罐，该金属制作的废弃易拉罐能与 A、C、D组成的化合物溶液反应，该反应的离子方程式为：

 

．
（3）A、C两元素的单质与烧碱溶液组成燃料电池，其负极反应式为

 

，用该电池电解1L1mol/L NaCl溶液，当消耗标准状况下1.12L A₂时，所得溶液在常温下的PH=

 

（假设电解过程中溶液的体积不变）．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,位置结构性质的相互关系应用,热化学方程式

专题：基本概念与基本理论,元素周期律与元素周期表专题

分析：Ⅰ．（1）①化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值；
②a、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化；
b、到达平衡后，温度为定值，平衡常数不变，结合反应热判断随反应进行容器内温度变化，判断温度对化学平衡常数的影响；
c、t₁时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，最后不再变化；
d、到达平衡后各组分的含量不发生变化；
（2）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式；
Ⅱ．A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素，C与B、E在周期表中相邻，且C、E同主族，且C、E同主族，原子序数C大于A、B小于E，则C处于第二周期，E处于第三周期，所以B、C、E在周期表中的位置关系为，A和D最外层电子数相同，则二者处于同族，原子序数D大于C且小于E，则D为第三周期，其中仅含一种金属元素，D应为金属，B、C的最外层电子数之和等于D的原子核外电子数，D的核外电子数为奇数，则D为钠元素或铝元素，若D为钠元素，则A为氢元素，B为氮元素，C为氧元素，E为硫元素，A和C可形成化合物H₂O、H₂O₂，符合题意．若D为铝元素，则A为硼元素，B为氧元素，C为氟元素，E为氯元素，A和C形成化合物，不符合题意，故A为氢元素，B为氮元素，C为氧元素，D为钠元素，E为硫元素；甲为H₂O；乙为H₂O₂．

解答： 解：Ⅰ．（1）①已知反应为：2NO（g）+2CO（g）

催化剂

2CO₂（g）+N₂（g），则K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(NO)?c2(CO)

，故答案为：K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(NO)?c2(CO)

；
②a、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，t₁时刻V_正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，故a错误；
b、该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图象与实际符合，故b正确，
c、t₁时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，t₁时刻未到达平衡状态，故c错误；
d、NO的质量分数为定值，t₁时刻处于平衡状态，故d正确；
故答案为：bd；
（2）已知：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-867kJ/mol①
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₂=-56.9kJ/mol②
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol③
根据盖斯定律，①-②+④×2可得CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），故△H=-867kJ/mol-（-56.9kJ/mol）+2（-44.0）kJ/mol=-898.1kJ/mol 即CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol；
Ⅱ．A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素，C与B、E在周期表中相邻，且C、E同主族，且C、E同主族，原子序数C大于A、B小于E，则C处于第二周期，E处于第三周期，所以B、C、E在周期表中的位置关系为，A和D最外层电子数相同，则二者处于同族，原子序数D大于C且小于E，则D为第三周期，其中仅含一种金属元素，D应为金属，B、C的最外层电子数之和等于D的原子核外电子数，D的核外电子数为奇数，则D为钠元素或铝元素，若D为钠元素，则A为氢元素，B为氮元素，C为氧元素，E为硫元素，A和C可形成化合物H₂O、H₂O₂，符合题意．若D为铝元素，则A为硼元素，B为氧元素，C为氟元素，E为氯元素，A和C形成化合物，不符合题意，故A为氢元素，B为氮元素，C为氧元素，D为钠元素，E为硫元素；甲为H₂O；乙为H₂O₂；
（1）已知C、D、E三种原子对应的离子为O^2-、Na⁺、S^2-，则离子半径由大到小的顺序是S^2-＞O^2-＞Na⁺； A、B、C分别为H、N、O，则种元素按1：7：12的质量比组成的化合物为NH₄NO₃，其含有化学键为离子键、共价键、配位键；
故答案为：S^2-＞O^2-＞Na⁺； 离子键、共价键、配位键；
（2）易拉罐一般为铝制的，铝与A、C、D组成的化合物溶液即NaOH溶液反应，其离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）氢气、氧气与烧碱溶液，组成的燃料电池，氢气在负极放电，在碱性条件下生成水，电解反应式为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
用该电池电解1L1mol/LNaCl溶液，当消耗标准状况下1.12LH₂时，氢气的物质的量=

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，生成的NaOH物质的量=0.05mol×2=0.1mol，故n（OH^-）=0.1mol/L，则c（H⁺）=

10-14

0.1

=10^-13，故溶液的pH=-lg10^-13=13，
故答案为：H₂-2e+2OH^-=2H₂O；13．

点评：本题考查化学平衡图象、影响化学平衡的因素、热化学方程式书写、原子结构与元素位置关系、离子半径比较、化学键、原电池和电解池原理的应用等，题目综合性较大，难度较大，是对知识的综合利用、注意基础知识的理解掌握．