Question

【題目】碳、氮及其化合物與生活密切相關(guān)。請(qǐng)根據(jù)要求回答下列問題:

(1)用CH4催化還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

②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= —1160kJ/mol

③H2O(g)=H2O(l) △H= —44kJ/mol

寫出CH4(g)與NO2(g)反應(yīng)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的熱化學(xué)方程式_________。

(2)已知:反應(yīng)I:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H<0

反應(yīng)II:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H<0

①在恒溫恒容裝置中充入一定量的NH3和O2,在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)I，則下列有關(guān)敘述中正確的是___(填字母序號(hào))。

A.增大壓強(qiáng)，Kp(用壓強(qiáng)表示的化學(xué)平衡常數(shù))增大

B.若測(cè)得容器內(nèi)3v(NH3)=2v (H2O)時(shí)，說明反應(yīng)已達(dá)平衡

C.通入一定量的氮?dú)�，則化學(xué)反應(yīng)速率增大

D.達(dá)到平衡時(shí)體系的壓強(qiáng)不再變化

②氨催化氧化時(shí)會(huì)發(fā)生上述兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)I、II。為分析某催化劑對(duì)該反應(yīng)的選擇性，在1L密閉容器中充入1molNH3和2molO2，得有關(guān)物質(zhì)的量關(guān)系如圖，該催化劑在低溫時(shí)選擇反應(yīng)_____(填“I”或“II”)。

③520℃時(shí)，4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)的平衡常數(shù)K=_______(只需列出數(shù)字計(jì)算式，無(wú)需化簡(jiǎn))。恒壓容器中，為了提高NH3轉(zhuǎn)化為N2平衡轉(zhuǎn)化率的措施有______(填字母序號(hào))

A.降低反應(yīng)溫度 B. 投料比不變，增加反應(yīng)物的濃度

C.增大NH3和O2的初始投料比 D. 充入一定量的氦氣

（3）己知25℃時(shí)HCN和H2CO3的電離常數(shù)(Ka.)如下表:

物質(zhì)	電離常數(shù)(Ka)
HCN	Ka=5×10-10
H2CO3	Ka1=4.5×10-7；Ka2=4.7×10-11

25℃時(shí)，測(cè)得等體積等濃度的HCN和NaCN的混合溶液pH=11,則c(Na+)、c(H+)、c(CN—)、c(OH—)、c(HCN)濃度由大到小順序?yàn)?/span>______，向NaCN溶液中通入少量CO2，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:______________________。

Answer 1

【答案】 CH4(g)+2NO2(g) === N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H= -955 kJ/mol D II K= AD c(HCN)>c(Na+)>c(CN—)>c(OH—)>c(H+) NaCN+ CO2+ H2O ===HCN+ NaHCO3

【解析】(1)已知:①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= —574kJ/mol

②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= —1160kJ/mol

③H2O(g)=H2O(l) △H= —44kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律，由×①+×②+2×③得反應(yīng)CH4(g)+2NO2(g) = N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=×（—574kJ/mol）+×（—1160kJ/mol）+2×（—44kJ/mol）=-955 kJ/mol；(2) ①A.恒容條件下增大壓強(qiáng)向氣體體積縮小的逆反應(yīng)方向移動(dòng)， Kp減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B.若測(cè)得容器內(nèi)3v(NH3)=2v (H2O)時(shí)，沒有說明正逆反應(yīng)速率，無(wú)法確定正逆反應(yīng)速率相等，故不能說明反應(yīng)已達(dá)平衡，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C.通入一定量的氮?dú)猓瑢?duì)于反應(yīng)I各反應(yīng)物的濃度不變，則化學(xué)反應(yīng)速率不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D.達(dá)到平衡時(shí)各氣體的物質(zhì)的量不變，體系的壓強(qiáng)不再變化，選項(xiàng)D正確。答案選D；②該催化劑在低溫時(shí)生成的氮?dú)廨^少，故選擇反應(yīng)II；③NO和N2的平衡濃度是0.2mol/L，NH3的平衡濃度是（1-0.2×3）mol/L=0.4mol/L，O2的平衡濃度是（2-0.2×-1.5×2）mol/L=1.45mol/L，水的平衡濃度是（0.2×1.5+0.2×3）mol/L=0.9mol/L，所以K=；A、該反應(yīng)△H<0，降低溫度平衡右移，轉(zhuǎn)化率提高，選項(xiàng)A正確；B、相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡左移，轉(zhuǎn)化率降低，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C、增大NH3和O2的初始投料比，氨氣的轉(zhuǎn)化率反而降低，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D、充入一定量的氦氣，恒壓條件下，容器體積增大，反應(yīng)物的分壓減小，平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，選項(xiàng)D正確。答案選AD；（3）25℃時(shí)，測(cè)得等體積等濃度的HCN和NaCN的混合溶液pH=11,則HCN的電離小于NaCN的水解，c(Na+)、c(H+)、c(CN—)、c(OH—)、c(HCN)濃度由大到小順序?yàn)閏(HCN)>c(Na+)>c(CN—)>c(OH—)>c(H+)；電離常數(shù)越大，則說明該酸酸性越強(qiáng)。由表數(shù)據(jù)可知，酸性比較：H2CO3 >HCN>HCO3- ，所以根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸原理，往NaCN溶液中通入少量CO2 發(fā)生的化學(xué)方程式為NaCN＋H2O＋CO2=HCN＋NaHCO3。