Question

【題目】碳、硫、氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)、國防等領(lǐng)域占有重要地位。

（1）已知：CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ/mol

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2

若16gCH4和NO2充分反應(yīng)，生成N2、CO2(g)和H2O(g)，共放出熱量867kJ，則△H2=___。

（2）工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的SO2廢氣若用Na2SO3溶液吸收，得到濃度均為0.1mol·L-1的Na2SO3、NaHSO3混合溶液，則=__。經(jīng)測定，所得溶液呈酸性，則溶液中離子濃度由大到小的順序為___。

（3）N2O4與NO2之間存在反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)。在一定條件下，該反應(yīng)N2O4、NO2的消耗速率與自身壓強間存在關(guān)系v(N2O4)=k1p(N2O4)，v(NO2)=k2p2(NO2)，其中k1、k2是與反應(yīng)溫度有關(guān)的常數(shù)。相應(yīng)的速率-分壓強關(guān)系如圖所示，一定溫度下，k1、k2與平衡常數(shù)Kp(用平衡分壓代替平衡濃度計算)的關(guān)系是k1=__，在圖上標出的點中，能表示反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的點為__(填字母代號)。

（4）在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應(yīng)生成N2。

①NH3與NO2生成N2的反應(yīng)中，當生成1molN2時，轉(zhuǎn)移的電子為___mol。

②將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應(yīng)器中反應(yīng)(裝置見圖1)。反應(yīng)相同時間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖2所示，在50～250℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是___；當反應(yīng)溫度高于380℃時，NOx的去除率迅速下降的原因可能是___。

Answer 1

【答案】-1160kJ·mol-1 1.5 c(Na+)>c(SO32-)>c(HSO3-)>c(H+)>c(OH-) K2Kp B、D 迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大，與溫度升高共同使NOx去除反應(yīng)速率迅速增大；上升階段緩慢主要是溫度升高引起的NOx去除反應(yīng)速率增大但是催化劑活性下降 氨氣在該條件下與氧氣反應(yīng)生成NO

【解析】

(1)CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ/mol①，CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2②，將方程式①+②得2CH4(g)+4NO2(g)═2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=(-574+△H2)kJ/mol；16g甲烷的物質(zhì)的量是1mol，根據(jù)方程式知，2mol甲烷完全反應(yīng)放出熱量(574-△H2)kJ熱量，1mol甲烷完全反應(yīng)放出867kJ熱量，據(jù)此計算△H2；

(2)濃度均為0.1molL-1的Na2SO3、NaHSO3混合溶液中存在物料守恒，2n(Na)=3n(C)；
(3)當達到化學(xué)平衡時滿足v正=v逆，據(jù)此求算化學(xué)平衡常數(shù)表達式，根據(jù)消耗速率2v(N2O4)=v(NO2)判斷化學(xué)平衡的點；

(4)①NH3與NO2生成N2的反應(yīng)中，反應(yīng)方程式為8NH3+6NO2=7N2+12H2O，該反應(yīng)中生成7 mol N2時，轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為8mol×3=24mol，據(jù)此計算生成1mol氮氣轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量；

②在一定溫度范圍內(nèi)催化劑活性較大，超過其溫度范圍，催化劑活性降低；在溫度、催化劑條件下，氨氣能被催化氧化生成NO。

，，將方程式得：；16g甲烷的物質(zhì)的量是1mol，根據(jù)方程式知，2mol甲烷完全反應(yīng)放出熱量熱量，1mol甲烷完全反應(yīng)放出867kJ熱量，， ；

濃度均為的、混合溶液中存在物料守恒，；，等濃度的亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉溶液中亞硫酸氫根離子電離程度大于其亞硫酸根離子水解，溶液顯酸性，離子濃度：；

當達到化學(xué)平衡時滿足，即消耗速率，又有，，則、與平衡常數(shù)的關(guān)系為；根據(jù)，則可以表示化學(xué)平衡的點為B點和D點；

與生成的反應(yīng)中，反應(yīng)方程式為，該反應(yīng)中生成時，轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為，則生成1mol氮氣轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量；

在一定溫度范圍內(nèi)催化劑活性較大，超過其溫度范圍，催化劑活性降低，根據(jù)圖知，迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大，與溫度升高共同使去除反應(yīng)速率迅速增大；上升階段緩慢主要是溫度升高引起的去除反應(yīng)速率增大但是催化劑活性下降；在溫度、催化劑條件下，氨氣能被催化氧化生成NO，當反應(yīng)溫度高于時，的去除率迅速下降的原因可能是氨氣在該條件下與氧氣反應(yīng)生成NO。