题目内容

【题目】(l)天然气和CO2通入聚焦太阳能反应器,发生反应CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH。已知:CH4、H2、CO的燃烧热ΔH分别为-akJ/mol、-bkJ/mol、-ckJ/mol。则上述反应中,ΔH=_______________(用含a、b、c的代数式表示)kJ/mol。

(2)CO2和H2可以合成二甲醚(CH3OCH3)。二甲醚是一种绿色环保型能源,以稀硫酸为电解质溶液,若某二甲醚空气燃料电池每消耗l mol CH3OCH3,电路中通过9 mol电子,则该电池效率η为___________。(提示:电池效率等于电路中通过的电子数与电池反应中转移电子总数之比)

(3)325K时,在恒容密闭容器中充入一定量NO2 ,发生反应:2NO2(g)N2 O4(g)。

①NO2与N2O4的消耗速率与其浓度的关系如图所示,图中交点A表示该反应所处的状态为:____________;

A.平衡状态 B.朝正反应方向移动 C.朝逆反应方向移动 D.无法判断

② 能够说明上述反应已经达到平衡状态的有__________________;

a.NO2和N2 O4的物质的量相等 b.体系颜色不再变化

c.容器内混合气体的密度不再改变 d.容器内气体压强不发生变化

③若达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5。平衡时NO2的转化率为_____。

(4)实验中多余的SO2可以用氢氧化钠溶液吸收。常温下H2SO3的Ka1=1.3×10-2、Ka2=6.6×10-8。

①室温下pH=3的亚硫酸溶液,下列判断正确的是_______________。

a.溶液中c(H2SO3)>c(SO32—) b.溶液中c(SO32—):c(HSO3—)=6.6×10-5

c.溶液中氢离子数目为6.02×1020个 d.加入等体积pH=3的硫酸溶液,亚硫酸的电离平衡不移动

②常温下,用含1mol氢氧化钠的稀溶液吸收足量SO2气体,放出热量为QkJ,该反应的热化学方程式为_______

③若吸收液中c(HSO3—)=c(SO32—),则溶液中c(H+)=________________。

【答案】(2c+2b-a)75%Cbd40%a b dNaOH(aq)+SO2(g)=NaHSO3(aq) ΔH=-QkJ/mol6.6×10-8 mol·L-1

【解析】

(l) 已知:①CH4(g)+2O2=CO2(g)+2H2O(l)△H=-akJmol-1、②H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-bkJmol-1、③CO(g)+ O2(g)=CO2(g)△H=-ckJmol-1,由盖斯定律可知,①-③×2-②×2可知CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+(2c+2b-a)kJmol-1,故答案为:+(2c+2b-a);

(2) l mol CH3OCH3与氧气反应生成二氧化碳和水,转移电子12mol,电路中通过9 mol电子,则该电池效率η=×100%=75%,故答案为:75%;

(3) ①如达到平衡时,消耗的速率2v(N2O4)=v(NO2),而交点A表示消耗的速率v(N2O4)=v(NO2),由此可确定此时NO2的消耗速率小于四氧化二氮的 N2O4,则平衡逆向移动,故答案为:C;

②a.因平衡常数未知,则NO2和N2O4的物质的量相等不一定达到平衡状态,故a错误;b.体系颜色不在变化,可说明浓度不再改变,达到平衡状态,故b正确;c.因气体的质量不变,容器的体积不变,则无论是否达到平衡状态,容器内混合气体的密度都不改变,故c错误;d.反应前后气体的体积不等,容器内气体压强不发生变化,可说明达到平衡状态,故d正确;故答案为:bd;

③4.6g NO2的物质的量为0.1mol,设平衡时转化xmol,则

2NO2(g) N2O4(g)

起始(mol):0.1 0

转化(mol): x 0.5x

平衡(mol):0.1-x 0.5x

达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5,则=57.5,解得x=0.04,转化率为×100%=40%,故答案为:40%;

(4) ①常温下H2SO3的Ka1=1.3×10-2、Ka2=6.6×10-8,一级电离远大于二级电离。a.室温下pH=3的亚硫酸溶液中,c(H+)≈c(HSO3-)≈0.001mol/L,则c(H2SO3) ≈×10-4 mol/L,根据Ka2==6.6×10-8,则===6.6×10-5,c(SO32—) ≈6.6×10-5×0.001ml/L=6.6×10-8mol/L,故a正确;b.H2SO3H++HSO3-、HSO3-H++SO32-,Ka1==1.3×10-2、,Ka2==6.6×10-8,则===6.6×10-5,故b正确;c.未告知溶液的体积,无法计算溶液中氢离子数目,故c错误;d.根据Ka1=,Ka2=的表达式可知,加入等体积pH=3的硫酸溶液,溶液中的c(H+)不变,c(H2SO3)、c(SO32—)、c(HSO3—)均变成原来的一半,上述等式仍然成立,说明亚硫酸的电离平衡不移动,故d正确;故选abd;

②1mol氢氧化钠的稀溶液吸收足量SO2气体生成亚硫酸氢钠,放出热量为QkJ,则该反应的热化学方程式为NaOH(aq)+SO2(g)=NaHSO3(aq) ΔH=-QkJ/mol,故答案为:NaOH(aq)+SO2(g)=NaHSO3(aq) ΔH=-QkJ/mol;

③Ka2==6.6×10-8,若吸收液中c(HSO3—)=c(SO32—),则溶液中c(H+)=6.6×10-8 mol/L,故答案为:6.6×10-8 mol/L。

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