Question

進(jìn)入2013年以來，我國中東部地區(qū)多次遭遇大范圍、長時(shí)間的霧霾天氣．車輛排放的氮氧化物、煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫是導(dǎo)致霧霾天氣的“罪魁禍?zhǔn)住保?br />（1）活性炭可處理大氣污染物NO．在2L密閉容器中加入NO和活性炭（無雜質(zhì)），生成氣體E和F．當(dāng)溫度分別在T₁和T₂時(shí)，測得各物質(zhì)平衡時(shí)物質(zhì)的量如下表：

物質(zhì) T/℃n/mol	活性炭	NO	E	F
初始	2.030	0.10	0	0
T1	2.000	0.040	0.030	0.030
T2	2.005	0.050	0.025	0.025

①結(jié)合上表數(shù)據(jù)，寫出NO與活性炭反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
②上述反應(yīng)T₁℃時(shí)的平衡常數(shù)K₁=

 

．
③根據(jù)上述信息判斷，溫度T₁和T₂的關(guān)系是（填序號(hào)）

 

．
a．T₁＞T₂       b．T₁＜T₂       c．無法比較
（2）車輛排放的氮氧化物和碳氧化物在催化劑作用下可發(fā)生反應(yīng)：2CO+2NO 

催化劑

N₂+2CO₂   在一體積為1L的密閉容積中，加入0.40mol的CO和0.40mol的NO，反應(yīng)中N₂的物質(zhì)的量濃度的變化情況如圖所示，回答下列問題．
①計(jì)算從反應(yīng)開始到平衡時(shí)，平均反應(yīng)速率v（N₂）=

 

．
②在第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，若在第8分鐘末達(dá)到新的平衡（此時(shí)N₂的濃度約為0.25mol/L）．請?jiān)谏蠄D中畫出第5分鐘末到此平衡時(shí)N₂濃度的變化曲線．
（3）直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問題．
①煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，在一定條件下，用CH₄還原NO_X可以消除氮氧化物的污染．
  例如：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol
寫出CH₄還原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（g）的熱化學(xué)方程式

 

．
②將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達(dá)到低碳排放目的．通過人工光合作用，以CO₂和H₂O為原料可以制備HCOOH和O₂，計(jì)算標(biāo)況下每回收1.0m³ CO₂轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為

 

個(gè)．
③常溫下，0.1mol/L的HCOONa溶液的pH為10，則HCOOH的電離常數(shù)Ka=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目計(jì)算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂；
②計(jì)算各氣體的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
③由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，不能判斷溫度變化；
（2）①v（N₂）=

△C

△t

；
②先判斷把容器的體積縮小一半的瞬間氨氣的濃度，再結(jié)合平衡時(shí)的濃度作圖；
（3）①根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
②根據(jù)題意書寫方程式為：2CO₂+2H₂O=2HCOOH+O₂，此計(jì)算出電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目；
③計(jì)算水解平衡常數(shù)Kh，再根據(jù)Ka=

Kw

Kh

計(jì)算．

解答： 解：（1）①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故反應(yīng)方程式為：C+2NO?N₂+CO₂，
故答案為：C+2NO?N₂+CO₂；
②從表中數(shù)據(jù)可知T₁℃時(shí)的平衡濃度c（NO）=

0.04mol

1L

=0.04mol/L，c（N₂）=c（CO₂）=

0.03mol

1L

=0.03mol/L，故T₁℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為
K₁=

0.03×0.03

0.042

=

9

16

，故答案為：

9

16

；
③由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，無法判斷溫度變化，故答案為：c；
（2）①v（N₂）=

△C

△t

=

0.10mol/L

4min

=0.025mol/（L?min），故答案為：0.025mol/（L?min）；
②把容器的體積縮小一半的瞬間氨氣的濃度，氨氣的濃度變?yōu)?.20mol/L，平衡后濃度約為0.25mol/L，
故答案為：；
（3）①CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol①
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol②
根據(jù)蓋斯定律知，將方程式①-②得CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-810.1kJ/mol，所以CH₄催化還原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-810.1kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-810.1kJ/mol；
②2CO₂+2H₂O=2HCOOH+O₂，
   即CO₂～～～2e^-，
    22.4L     2
     10³      x
所以x=

2×103

22.4

，所以轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為：

2×103

22.4

×6.02×10²³=5.4×10²⁵，
故答案為：5.4×10²⁵；
③常溫下，0.1mol/L的HCOONa溶液pH為10，溶液中存在HCOO-水解HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-，故K_h=

10-4×10-4

0.1-10-4

=10^-7，則HCOOH的電離常數(shù)Ka=

Kw

Kh

=

10-14

10-7

=10^-7，
故答案為：10^-7．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡圖象、化學(xué)反應(yīng)速率、影響化學(xué)平衡的因素、熱化學(xué)方程式書寫、原電池、電離平衡常數(shù)與水解平衡常數(shù)等，題目綜合性較大，難度中等，是對知識(shí)的綜合利用、注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．