Question

（1）常溫下，將2種一元酸分別和NaOH溶液等體積混合，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

組別	一元酸	NaOH	pH
甲	c(HX)=0.1mol/L	c(NaOH)=0.1mol/L	pH=9
乙	c(HY)=c1mol/L	c(NaOH)=0.1mol/L	pH=7

 
①甲組實(shí)驗(yàn)的混合溶液中離子濃度由大到小順序?yàn)?u>                            。由水電離出的c(OHˉ)=                   mol/L。
②乙組實(shí)驗(yàn)中HY為強(qiáng)酸，則HY溶液的c₁        （填“<”、“=”或“>”）0.1。
（2）汽車使用乙醇汽油并不能減少NO_x的排放，這使NO_x的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題。某研究小組在實(shí)驗(yàn)室以Ag－ZSM－5為催化劑，測(cè)得NO轉(zhuǎn)化為N₂的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況和n(NO)/n(CO)比例變化情況如下圖。

①為達(dá)到NO轉(zhuǎn)化為N₂的最佳轉(zhuǎn)化率，應(yīng)該選用的溫度和n(NO)/n(CO)比例分別為                 、                。
②用C_xH_y（烴）催化還原NO_x也可消除氮氧化物生成無污染的物質(zhì)。CH₄與NO₂發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                                    。
（3）工業(yè)上一般在恒容密閉容器中采用下列反應(yīng)合成甲醇：
CO(g)  +  2H₂(g)    CH₃OH(g)      △H
下表所列數(shù)據(jù)是該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）。

溫度	523K	573K	623K
平衡常數(shù)(K)	2.041	0.270	0.012

 
①由表中數(shù)據(jù)判斷△H        0（填“<”、“=”或“>”）。
②某溫度下，將2molCO和6molH₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)10min后，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得c(CO)=0.2mol/L，則此時(shí)的溫度為          。
③請(qǐng)?jiān)谙铝凶鴺?biāo)中畫出②中求得該溫度下CO、H₂和CH₃OH的濃度隨時(shí)間變化的曲線，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臉?biāo)注。

Answer 1

（17分）（1）①c(Na⁺)>c(Xˉ)>c(OHˉ)>c(H⁺)（2分）     10ˉ⁵（2分）  ②=（1分）
（2）①900K（1分，不寫單位或900℃不給分）  n(NO)/n(CO)=1（1分，只寫1也給分）
②CH₄+2NO₂CO₂+N₂+2H₂O（2分，化學(xué)式錯(cuò)不給分，系數(shù)錯(cuò)扣1分，不寫條件不扣分，用等號(hào)不扣分）
（3）①<（2分）      ②523K（2分，不寫單位或523℃不給分）
③

（3分，每條曲線1分，標(biāo)注錯(cuò)或坐標(biāo)數(shù)值錯(cuò)不給分）

解析試題分析：（1）①HX與NaOH恰好完全中和，所得NaX溶液pH=9，說明NaX是強(qiáng)堿弱酸鹽，HX是弱酸；由于電離程度NaX>H₂O，前者電離出的Xˉ部分水解，則混合溶液中c(Na⁺)>c(Xˉ)>c(OHˉ)>c(H⁺)；H₂OOHˉ+H⁺，NaX能促進(jìn)水的電離平衡右移，則水電離出的c(OHˉ)>10ˉ⁷mol/L，由pH=9可知溶液中c(H⁺)=10ˉ⁹mol/L<10ˉ⁷mol/L，由水的離子積可知，溶液中的c(OHˉ)=K_w/ c(H⁺)=10ˉ⁵mol/L>10ˉ⁷mol/L，所以混合溶液中水電離出的c(OHˉ)=10ˉ⁵mol/L；②HY是強(qiáng)酸，則NaY是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，混合溶液pH=7，說明HY與NaOH恰好完全中和，則c(HY)=c(NaOH)=0.1mol/L，所以c₁=0.1；（2）①讀圖可知，相同溫度下，n(NO)/n(CO)越大，NO的轉(zhuǎn)化率越小；投料比最小時(shí)，溫度越高，NO轉(zhuǎn)化率越大，但是 900K時(shí)NO轉(zhuǎn)化率已經(jīng)接近100%，再升高溫度，需要消耗更多的能量，NO轉(zhuǎn)化率卻增加不大，得不償失，因此最佳溫度和投料比分別為900K、n(NO)/n(CO)=1；②根據(jù)題意可知反應(yīng)產(chǎn)物為CO₂、N₂、H₂O，假設(shè)甲烷的系數(shù)為1，根據(jù)碳、氫、氧、氮原子個(gè)數(shù)守恒配平可得反應(yīng)式：CH₄+2NO₂CO₂+N₂+2H₂O；（3）①根據(jù)表中信息推斷，升高溫度平衡常數(shù)減小，前者說明平衡向吸熱方向移動(dòng)，后者說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以正反應(yīng)是△H<0的放熱反應(yīng)；②根據(jù)各組分的變化濃度之比等于系數(shù)之比，可求平衡濃度：
CO(g)  +  2H₂(g)    CH₃OH(g)
起始濃度/mol?Lˉ¹    1         3              0
變化濃度/mol?Lˉ¹    0.8        1.6             0.8
平衡濃度/mol?Lˉ¹    0 .2        1.4            0.8
K=c(CH₃OH)/[c(CO)?c²(H₂)]=" 0.8/[0" .2×1.4²]=2.041
與表中數(shù)據(jù)對(duì)比可知，平衡時(shí)溫度為523K。
③畫圖要點(diǎn)：a、起點(diǎn)時(shí)，t=0，c(CO)=1mol/L，c(H₂)=3mol/L，c(CH₃OH)=0；b、平衡點(diǎn)或拐點(diǎn)時(shí)，t=10min，c(CO)=0.2mol/L，c(H₂)=1.4mol/L，c(CH₃OH)=0.8mol/L；c、起點(diǎn)至平衡點(diǎn)或拐點(diǎn)時(shí)，反應(yīng)物濃度逐漸減小，生成物濃度逐漸增大，且各組分的變化濃度之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)的系數(shù)之比；平衡點(diǎn)或拐點(diǎn)之后，各組分的濃度保持不變。
考點(diǎn)：考查化學(xué)反應(yīng)原理，涉及酸和堿混合溶液中離子濃度大小關(guān)系、鹽類水解、水的電離、化學(xué)平衡、化學(xué)方程式等考點(diǎn)。