题目内容

9．中国环境监测数据显示，颗粒物（PM2.5等）为雾霾过程中影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等．因此，对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义．请回答下列问题：
Ⅰ．改变煤的利用方式可减少环境污染，通常可将水蒸气通过红热的碳得到水煤气．
（1）煤气化过程中产生的有害气体H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收，该反应的离子方程式为CO32-+H2S=HCO3-+HS-
（已知：H2S：Ka1=1.3×10-7，Ka2=7.1×10-15；H2CO3：Ka1=4.4×10-7，Ka2=4.7×10-11）
（2）现将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通人到体积为2L的恒容密闭容器中发生如下反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H，得到两组数据
实验组温度℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡
所需时间/min
COH2OH2CO
1650421.62.46
2900210.41.63
该反应的△H＜0（填“＜”或“＞”）；若在7500C时，另做一组实验，在2L的恒容密闭容器中加入lmol CO，3mo1H2O，2mo1CO2，5mol H2，则此时?正＜?逆（填“＜”，“＞”，“=”）．
（3）一定条件下，某密闭容器中已建立A（g）+B（g）?C（g）+D（g）△H＞0的化学平衡，其时间速率图象如图1，下列选项中对于t1时刻采取的可能操作及其平衡移动情况判断正确的是A
A．减小压强，同时升高温度，平衡正向移动
B．增加A（g）浓度，同时降低温度，平衡不移动
C．保持容器温度压强不变通入稀有气体，平衡不移动
Ⅱ．压缩天然气（CNG）汽车的优点之一是利用催化技术将NOx转变成无毒的CO2和N2．
①CH4（g）+4NO（g）$\stackrel{催化剂}{?}$2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1＜0
②CH4（g）+2NO2（g）$\stackrel{催化剂}{?}$2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2＜0
（4）收集某汽车尾气经测量NOx的含量为1.12%（体积分数），若用甲烷将其完全转化为无害气体，处理1×104L（标准状况下）该尾气需要甲烷30g，则尾气中V （NO）：V （NO2）=1：1．
（5）在不同条件下，NO的分解产物不同．在高压下，NO（即X）在40℃下分解生成两种化合物（即Y、Z），体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图2所示．写出Y和Z的化学式：N2O、NO2
（6）某研究性学习小组，为研究光化学烟雾消长
规律，在一烟雾实验箱中，测得烟雾的主要成分为RH（烃）、NO、NO2、O3、PAN（CH3COOONO2），各种物质的相对浓度随时间的消失，记录于图3，根据图中数据，下列推论，最不合理的是D
A．NO的消失的速率比RH快
B．NO生成NO2
C．RH及NO2可以生成PAN及O3
D．O3生成PAN

分析 （1）根据碳酸和氢硫酸的两步电离平衡常数进行比较氢硫酸与碳酸、碳酸氢根离子离子酸性大小，从而得出反应产物，写出反应的离子方程式；
（2）利用实验1与实验2温度变化比较平衡常数来判断反应热，依据浓度商和平衡常数比较分析判断；
（3）根据图1t1时刻改变条件后v（正）瞬间增大，v（逆）减小，v（正）＜v（逆），则平衡一定正向移动，据此分析；
（4）依据一氧化氮、二氧化氮变化为氮气，甲烷变化为二氧化碳过程中电子转移守恒列式计算；
（5）NO在40℃下分解生成两种化合物，根据元素守恒可知生成的为N的氧化物，由图象可知3molNO生成两种氮的氧化物各为1mol，根据原子守恒判断产物；
（6）A．看清纵坐标代表的是相对浓度；
B．理清图象变化的趋势，RH、NO的浓度一直在减少，O3、PAN的浓度一直在增加，NO2的浓度先增大后减少；
C．在某一时间段内的变化与总体变化的不同，这也是本题的易错点，如NO消失的速率在0-1时间段内比PH的快，在0-1时间段内NO可能生成NO2等；
D．O3的浓度一直在减少不可能是反应物．

解答 解：（1）由于Ka2=5.61×10-11＜Ka1=9.1×10-8＜Ka1=4.30×10-7、Ka2=5.61×10-11＞Ka2=1.1×10-12，所以氢硫酸能够与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠和硫氢化钠，反应的离子方程式为：CO32-+H2S=HCO3-+HS-，
故答案为：CO32-+H2S=HCO3-+HS-；
（2）实验1计算平衡常数，
    H2O（g）+CO（g）?CO2（g）+H2（g）
初始 1mol/L    2mol/L            0        0
转化 0.8mol/L  0.8mol/l     0.2mol/l    0.2mol/l
平衡 0.2mol/L  1.2mol/L      0.2mol/l   0.2mol/l
K=$\frac{0.8×0.8}{0.2×1.2}$=2.67，
实验1升高温度实验2，实验2计算平衡常数，
    H2O（g）+CO（g）?CO2（g）+H2（g）
初始 0.5mol/L   1mol/L             0      0
转化 0.2mol/L   0.2mol/l     0.2mol/l    0.2mol/l
平衡 0.3mol/L   0.8mol/L    0.2mol/l    0.2mol/l
K=$\frac{0.2×0.2}{0.3×0.8}$=0.167，温度升高K变小，温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，△H＜0；
按1mol C0，3mol H20，2mol C02，5mol H2，分别加入该容器
Qc=$\frac{\frac{2}{2}×\frac{5}{2}}{\frac{1}{2}×\frac{3}{2}}$=$\frac{10}{3}$＞K
反应逆向进行，v（正）＜v（逆），
故答案为：＜；＜；
（3）根据图1t1时刻改变条件后v（正）瞬间增大，v（逆）减小，v（正）＜v（逆），则平衡一定正向移动，
故选A；
（4）收集某汽车尾气经测量NOx的含量为1.12%（体积分数），若用甲烷将其完全转化为无害气体，处理1×104L（标准状况下）该尾气需要甲烷30g，设尾气中NO物质的量为x，NO2物质的量为y，2NO～N2～4e-，2NO2～N2～4e-，CH4～CO2～8e-，
2x+4y=$\frac{30g}{16g/mol}$×8=15mol
x+y=$\frac{1×1{0}^{4}L×1.12%}{22.4L/mol}$=5mol
计算得到x=2.5mol，y=2.5mol
尾气中V（NO）：V（NO2）=1：1
故答案为：1：1；
（5）NO在40℃下分解生成两种化合物，根据元素守恒可知生成的为N的氧化物，氮元素的氧化物有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5，由图象可知3molNO生成两种氮的氧化物各为1mol，其反应方程式为：3NO=Y+Z，根据原子守恒可知为N2O、NO2，
故答案为：N2O、NO2；
（6）A、由曲线斜率可知在某一时间段内NO消失的速率比RH快，故A正确；
B、NO的浓度一直在减少，NO2的浓度先增加后减少，在0-1时间段内NO可能生成NO2，故B正确；
C、图中O3和PAN的浓度增加，RH的浓度减少，RH及NO2在某一时间段内可能反应生成PAN和O3，故C正确
D、O3的浓度一直在增加，不可能作为反应物，故D错误．
故选D．

点评 本题综合考查化学平衡和化学反应速率等知识，做题时注意把握影响平衡移动的因素以及平衡常数的有关计算，此为化学平衡常考查问题．

练习册系列答案
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19．下列说法不正确的是（　　）
A．pH=7的溶液不一定是中性溶液
B．0.2 mol•L-1的盐酸与等体积水混合后pH=1（体积变化忽略不计）
C．能自发进行的化学反应，一定是△H＜0、△S＞0
D．NaNO2固体溶于水会促进水的电离（已知Ka（HNO2）=4.6×10-4）
20．某研究性学习小组为确定一种从煤中提取的液态烃X的结构，进行如下探究．

步骤一：将该烃蒸气通过热的氧化铜（催化剂），氧化成二氧化碳和水，再用装有无水氯化钙和固体氢氧化钠的吸收管完全吸收．2.12g有机物X的蒸气氧化产生7.04g二氧化碳和1.80g水．
步骤二：通过仪器分析得知X的相对分子质量为106．
步骤三：用核磁共振仪测出X的1H核磁共振谱有2个峰，其面积之比为2：3．如图2．
步骤四：利用红外光谱仪测得X分子的红外光谱如图3．
试填空：
（1）X的分子式为C8H10；X的名称为1，4-二甲苯．
（2）步骤二中的仪器分析方法称为质谱法．
（3）写出比X少一个碳原子的同系物与足量浓硝酸和浓硫酸混合物反应的化学方程式：．
（4）写出X符合下列条件的同分异构体结构简式、．
①芳香烃    ②苯环上一氯代物有三种
（5）X以醋酸为溶剂在催化剂作用下用氧气氧化得到另一种重要的化工原料PTA，查阅资料得知PTA的溶解度：25℃时0.25g、50℃时0.97g、95℃时7.17g．得到的粗产品中有部分不溶性杂质，请简述实验室中提纯PTA的实验方案：将粗产品溶于适量热水中，趁热过滤，冷却结晶，过滤出晶体．
17．由叠氮化钠（NaN3）热分解可得纯N2：2NaN3（s）=2Na（l）+3N2（g），有关说法正确的是（　　）
A．NaN3与KN3结构类似，前者晶格能较小
B．第一电离能（I1）：N＞P＞S
C．钠晶胞结构属于体心结构，该晶胞分摊含2个钠原子
D．氮气常温下很稳定，是因为氮的电负性小
4．人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后，第四种将被广泛应用的金属被科学家预测是钛（Ti），它被誉为“未来世纪的金属”．试回答下列问题：

（1）Ti元素在元素周期表中的位置第四周期第四IVB族；其基态原子的电子排布式为[Ar]3d24s2．
（2）在Ti的化合物中，可以呈现+2、+3、+4三种化合价，其中以+4价的Ti最为稳定．偏钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用．偏钛酸钡晶体中晶胞的结构示意图如图1所示，它的化学式是BaTiO3，其中Ti4+的氧配位数为6，Ba2+的氧配位数为12，
（3）常温下的TiCl4是有刺激性臭味的无色透明液体，熔点-23.2℃，沸点136.2℃，TiCl4在潮湿空气中易挥发，水解而冒白烟，这是因为水解后有H2TiO3、HC1生成．
（4）已知Ti3+可形成配位数为6的配合物，其空间构型为正八面体，如下图2所示，我们通常可以用下图3所示的方法来表示其空间构型（其中A表示配体，M表示中心原子）．配位化合物[Co（NH3）4Cl2]的空间构型也为八面体型，它有2种同分异构体．
14．T1温度下，反应2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H＜0的平衡常数K=532.4．
（1）该反应△S＜0；升高温度，平衡常数减小（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）T2温度下，2L容积固定的甲、乙两密闭容器中发生上述反应，测得平衡时有关数据如
表所列：
容       器甲乙
反应物投入量2molSO2、1molO24molSO3
平衡时n（SO3）/mol1m
反应物的转化率α1α2
请分析表格中数据判断：α1+α2＜1（选填“＞”、“=”或“＜”；下同），T1＜T2．
1．烟气（主要污染物SO2、NOx）经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量．O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为：
NO（g）+O3（g）=NO2（g）+O2（g）△H=-200.9kJ•mol-1
NO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=NO2（g）△H=-58.2kJ•mol-1
SO2（g）+O3（g）=SO3（g）+O2（g）△H=-241.6kJ•mol-1
则反应3NO（g）+O3（g）=3NO2（g）的△H=-317.3KJ/mol．
18．通常人们把拆开1mol某化学键吸收的能量看成该化学键的键能．键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以估计化学反应的反应热．下列是一些化学键的键能．
化学键C-HC-FH-FF-F
键能/（kJ•mol-1）414489565155
根据键能数据估算反应CH4+4F2=CF4+4HF每消耗1mol CH4的热效应（　　）
A．放热1940 kJB．吸热1940 kJC．放热485 kJD．吸热485 kJ
19．相关数据如表：
H2（g）Br2（g）HBr（g）
1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ436200369
则已知H2（g）+Br2（g）=2HBr （g）△H 为（　　）
A．△H=+102kJ/molB．△H=-102kJ/molC．△H=+267kJ/molD．△H=-267kJ/mol

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