Question

【題目】氮氧化物(NOx)是嚴(yán)重的大氣污染物，能引起霧霾、光化學(xué)煙霧、酸雨等環(huán)境問題�；卮鹣铝袉栴}

（1）利用甲烷催化可還原NOx，相關(guān)反應(yīng)如下

N2（g）+O2（g）=2NO（g） △H=+180.5kJ·mol-1

CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（l） △H=-574kJ·mol-1

CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（l） △H=-1160kJ·mol-1

寫出常溫常壓下，甲烷完全燃燒的熱化學(xué)方程式：_______。

（2）在催化劑條件下，可發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)＝N2(g)+2CO2(g)。分別在T1、T2兩個溫度下，向容積均為2L的甲、乙兩個恒容密閉容器中分別充入0.20 mol NO(g)和0.20 mol CO(g)。反應(yīng)過程中兩容器中CO2的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化關(guān)系如圖所示。

①甲容器中，用NO表示5min內(nèi)反應(yīng)速率為_____。

②T1___(填“＞”或“＜”)T2，該反應(yīng)是_____(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

③T2溫度時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)是_____L/mol(結(jié)果保留小數(shù)點后兩位)，與T2時相比，T1溫度時的平衡常數(shù)更___(填“大”或“小”)。

④乙容器達(dá)到平衡后，再充入0.10mlNO和0.10molCO2，此時υ(正)___(填“＞”或“＜”)v(逆)。

（3）NO2和NO的混合物可被NaOH吸收生成 NaNO2。已知HNO2是一元弱酸，寫出NaNO2溶液中離子濃度的大小關(guān)系：___。常溫下，pH＝9的NaNO2溶液中，c(Na+)—c(NO2-)＝_______(列出數(shù)學(xué)計算式)。

Answer 1

【答案】CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=799kJ·mol1 0.01mol/L·min ＞ 放熱 42.19 小 ＞ c(Na+)＞c(NO)＞c(OH)＞c(H+) 105109

【解析】

（1）CH4在常溫常壓下，甲烷完全燃燒的化學(xué)方程式為CH4＋2O2=CO2＋2H2O(l)，①N2（g）+O2（g）=2NO（g），②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（l），②＋2×①，△H=(－1160kJ·mol－1+2×180.5kJ·mol－1)=－799kJ·mol－1，即CH4燃燒的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=799kJ·mol1；

答案是CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=799kJ·mol1；

（2）①甲容器中生成CO2濃度為0.05mol·L－1，則消耗NO的濃度為0.05mol·L－1，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，v(NO)==0.01mol/(L·min)；

答案為0.01mol/(L·min)；

②甲先達(dá)到平衡，說明甲的溫度高于乙，即T1>T2；根據(jù)圖像，隨著溫度升高，CO2濃度降低，即平衡向逆反應(yīng)方向移動，推出該反應(yīng)的正反應(yīng)方向為放熱反應(yīng)；

答案是>；放熱反應(yīng)；

③ 2NO＋2CON2＋2CO2

起始（mol/L）：0.10 0.10 0 0

變化： 0.06 0.06 0.03 0.06

平衡： 0.04 0.04 0.03 0.06 根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式，K=，代入數(shù)值得出：K=42.19；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高，化學(xué)平衡常數(shù)越小，因此T1溫度時的平衡常數(shù)��；

答案為42.19；��；

④在通入0.10molNO和0.1molCO2，此時NO的濃度為0.09mol·L－1，CO的濃度為0.04mol·L－1，N2濃度為0.03mol·L－1，CO2的濃度為0.11mol·L－1，濃度商Qc==≈28<42.19，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，即v(正)>v(逆)；

答案是>；

（3）NaNO2為強堿弱酸鹽，NO3－發(fā)生水解，溶液顯堿性，因鹽類水解程度微弱，因此離子濃度大小比較：c(Na＋)>c(NO2－)>c(OH－)>c(H＋)；利用電荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(NO2－)，有c(Na＋)－c(NO2－)=c(OH－)－c(H＋)=(10 －5－10－9)；

答案是：c(Na＋)>c(NO2－)>c(OH－)>c(H＋)；(10 －5－10－9)。