Question

Ⅰ．随着环境污染的日趋严重，我国于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度．目前，消除氮氧化物污染有多种方法．
（1）用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染．已知：
①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ?mol^-1
写出CH₄（g）与NO₂（g）反应生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（l）的热化学方程式

 

，该反应的熵变△S

 

0（填“＞”、“＜”、“=”）．
（2）用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．某研究小组向某恒容密闭的真空容器中加入NO和足量的活性炭（固体试样体积忽略不计），恒温（T℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol?L-1 时间/min	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

①10min～20min以v（NO）表示的反应速率为

 

．
②根据表中数据，计算T℃时该反应的平衡常数为

 

（保留两位小数）．
③该反应达到化学平衡时，下列叙述正确的是

 

（填序号字母）．
A．容器内压强保持不变　　       B．2v（NO）_（正）=v（N₂）_（逆）
C．容器内CO₂的体积分数不变      D．混合气体的密度保持不变
④依据表中数据判断30min～40min可能改变的某一条件是

 

．若保持其它条件不变，向平衡体系中再加1molNO重新达到平衡，则NO的转化率

 

（填“增大”、“不变”或“减小”）
Ⅱ．含有弱电解质的溶液中，往往有多个平衡共存．
（1）常温下，将0.2mol?L^-1的某一元酸HA溶液和0.1mol?L^-1 NaOH溶液等体积混合后溶液pH大于7，若混合液体积等于两溶液体积之和，则混合液中下列关系正确的是

 

．
A．c（HA）＜c（A^-）               B．c（HA）一定大于0.1mol?L^-1
C．c（Na⁺）=c（HA）+c（A^-）        D．c（OH^-）=c（H⁺）+

1

2

[c（HA）-c（A^-）]
（2）同浓度的FeSO₄与KCl溶液，阴离子浓度的关系是FeSO₄

 

KCl（填“＞”、“＜”或“=”，下同），阳离子浓度的关系是FeSO₄

 

KCl．
（3）将适量NaOH溶液滴加到0.02mol?L^-1 CuSO₄溶液中，要使溶液中Cu²⁺浓度降至原来的百分之一，则溶液的pH为

 

．（已知常温下，Cu（OH）₂的溶度积常数Ksp=2×10^-20）

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学方程式的有关计算,热化学方程式,化学平衡的影响因素,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：化学平衡专题

分析：Ⅰ、（1）利用已知热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式，通过加减热化学方程式消去一氧化氮和气态水，焓变随之改变；
（2）①由图表数据分析，结合反应速率概念计算得到，v=

△c

△t

；
②20min-30min反应达到平衡，图表中平衡浓度，依据平衡常数的概念计算得到；
③依据化学平衡状态的实质是正逆反应速率相等，结合反应特征分析判断；
④分析图表数据可知，二氧化碳浓度减少，氮气浓度增大，一氧化氮浓度减小，判断为改变条件是减少了二氧化碳浓度；反应是气体体积不变的反应，反应物只有气体一氧化氮，增大一氧化氮浓度相当于增大容器内压强对平衡的影响分析；
Ⅱ、（1）0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等体积混合后，反应后得到等量的HA、NaA，溶液pH大于7，则盐类水解大于酸的电离；
（2）同浓度的FeSO₄与KCl溶液中亚铁离子水解，溶液显酸性分析；
（3）Cu²⁺沉淀较为完全浓度降至原来的千分之一，根据K_sp求出OH^-离子的浓度，再求pH．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ?mol^-1
由盖斯定律①+②+③×2得到：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（l）；△H=-1910 kJ?mol^-1；
则热化学方程式为：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-955 kJ?mol^-1；反应前后气体体积减小，反应熵变△S＜0；
故答案为：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955 kJ?mol^-1；＜；
（2）①10min～20min以v（NO） 表示的反应速率=

0.58mol/L-0.40mol/L

10min

=0.018 mol?L^-1?min^-1，故答案为：0.018 mol?L^-1?min^-1；
②20-30min反应达到平衡状态，C（s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂ （g），各物质的平衡浓度为：c（CO₂）=c（N₂）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L，反应的平衡常数为：K=

c(CO2)c(N2)

c2(NO)

=

0.3×0.3

0．42

=0.56，故答案为：0.56；   
③C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．反应是气体体积不变的反应；
A．反应是气体体积不变的反应，反应过程中和反应平衡状态压强相同，所以容器内压强保持不变不能说明反应达到平衡，故A错误；
B．反应速率之比等于化学方程式系数之比，当v_正（NO）=2v_逆（N₂），反应达到平衡，v_正（NO）=2v_正（N₂）z只能说明反应正向进行，故B错误；
C．容器内CO₂的体积分数不变，说明反应达到平衡，故C正确；
D．混合气体密度等于质量除以体积，反应中碳是固体，平衡移动气体质量变化，体积不变，所以混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡，故D正确；
故答案为：CD；   
④分析图表数据可知，二氧化碳浓度减少，氮气浓度增大，一氧化氮浓度减小，判断为改变条件是减少了二氧化碳浓度，一定温度下，随着NO的起始浓度增大，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．反应是气体体积不变的反应；增大一氧化氮浓度相当于增大体系压强，平衡不动，一氧化氮转化率不变；
故答案为：减小 CO₂ 的浓度，不变；
II．（1）0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等体积混合后，反应后得到等量的HA、NaA，溶液pH大于7，则盐类水解大于酸的电离，
A． 水解生成HA，则c（HA）＞c（A^-），故A错误；               
B．因等体积混合，则反应后c（HA）一定小于0.1mol/L，故B错误；
C．反应后得到等量的HA、NaA，则2c（Na⁺）=c（HA）+c（A^-），故C错误；        
D．由电荷守恒可知，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（A^-），又2c（Na⁺）=c（HA）+c（A^-），则c（OH^-）=c（H⁺）+

1

2

[c（HA）-c（A^-）]，故D正确；
故答案为：D；
（2）同浓度的FeSO₄与KCl溶液中亚铁离子水解，溶液中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度，阴离子浓度的关系是FeSO₄ ＜KCl，阳离子浓度的关系是FeSO₄＞KCl；
故答案为：＜，＞； 
（3）Cu²⁺沉淀较为完全是的浓度为

0.2mol/L

1000

=2×10^-4mol/L，
则c（OH^-）=

2×10-20 2×10-4

mol/L═10^-8mol/L，
则c（H⁺）=

1×10-14

10-8

mol/L=10^-6mol/L，
所以pH=-lg（10^-6）=6，
故答案为：6；

点评：本题考查了热化学方程式的书写和盖斯定律计算应用，化学反应速率、化学平衡常数及其化学平衡影响因素和平衡标志的分析判断，沉淀溶解平衡的计算应用，电解质溶液中离子浓度大小比较是解题的难点，题目难度中等．