Question

Ⅰ．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．回答下列关于氮元素的有关问题．
（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

 

．
（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）．某研究小组向某密闭的真空容器（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）中加入NO和足量的活性炭，恒温（T₁℃）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（CO₂） 表示的反应速率为

 

．
②该反应的平衡常数的表达式为：K=

 

，根据表中数据，计算T₁℃时该反应的平衡常数为K=

 

（保留两位小数）．
③30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是

 

．
Ⅱ．已知：在常温时  H₂O?H⁺+OH^-　  K_W=10^-14　CH₃COOH?H⁺+CH₃COO^-　Ka=1.8×10^-5
（3）常温时，0.5mol?L^-1醋酸钠溶液pH为m，1mol?L^-1醋酸钠溶液pH为n，则m与n的关系为

 

（填“大于”“小于”或“等于”）；
（4）某温度下（已知：K_SP[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11、K_SP[Zn（OH）₂]=1.2×10^-17、
K_SP[Cd（OH）₂]=2.5×10^-14、0.9mol?L^-1醋酸钠溶液中的氢氧根离子浓度为2.2×10^-5mol?L^-1）在某溶液中含Mg²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺三种离子的浓度均为0.01mol?L^-1．向其中加入固体醋酸钠，使其浓度为0.9mol?L^-1，以上三种金属离子中能生成沉淀的有

 

．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算,盐类水解的应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电离平衡与溶液的pH专题,盐类的水解专题

分析：（1）首先书写化学方程式，然后根据盖斯定律构造热化学方程式并计算焓变；
（2）①依据图标数据结合化学反应速率概念计算得到；
②依据图表数据结合化学平衡常数概念是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积计算得到，当20-30min时，各物质的物质的量不变，则该反应达到平衡状态，根据K=

c(CO2)×c(N2)

c(NO)2

计算；
③根据表中数值知，NO、二氧化碳的浓度减小，氮气的浓度增大，说明改变条件是分离出二氧化碳物质；
（3）醋酸钠溶液中物质的量浓度越大，水解程度越越小，但是溶液中氢氧根离子浓度越大，溶液的pH越大；
（4）根据离子的浓度和氢氧根离子浓度，计算出各种离子的离子积，然后根据K_SP[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11、K_SP[Zn（OH）₂]=1.2×10^-17、K_SP[Cd（OH）₂]=2.5×10^-14进行判断是否生成沉淀．

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+③×4）÷2得到：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955 kJ?mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955 kJ?mol^-1；
（2）①10min～20min以内v（CO₂）表示的反应速率=

0.3mol/L-0.21mol/L

10min

=0.009mol/L?min，故答案为：0.009mol/L?min；
②化学平衡常数为生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，K=

c(CO2)×c(N2)

c(NO)2

，T₁℃时该反应平衡浓度为，c（N₂）=0.3mol/L；c（CO₂）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L，K=

c(CO2)×c(N2)

c(NO)2

=

0.03×0.03

0.042

=0.56，
故答案为：K=

c(CO2)×c(N2)

c(NO)2

；0.56；
③根据表中数值知，NO、二氧化碳的浓度减小，氮气的浓度增大，说明改变条件是分离出二氧化碳物质，
故答案为：减小CO₂ 的浓度；
（3）由于醋酸钠溶液中，醋酸钠的浓度越大，水解程度越小，但是溶液中的氢氧根离子的物质的量浓度反而越大，溶液的PH越大，所以m小于n，
故答案为：小于；
（4）溶液中氢氧根离子浓度是：[OH^-]=2.2×10^-5mol?L^-1，根据[M²⁺][OH^-]²=5×10^-12（mol?L^-1）³，
由于5×10^-12小于K_SP[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，没有氢氧化镁沉淀生成，
由于5×10^-12大于K_SP[Zn（OH）₂]=1.2×10^-17，有氢氧化锌沉淀生成，
由于5×10^-12大于K_SP[Cd（OH）₂]=2.5×10^-14，有Cd（OH）₂沉淀生成，
故答案为：Cd²⁺、Zn²⁺．

点评：本题考查了热化学方程式的书写、化学平衡常数、化学平衡移动的影响因素和沉淀溶解平衡，综合性很强，侧重考查学生对数据的分析处理能力，题目难度中等．