Question

10．中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站數(shù)據(jù)顯示，顆粒物（PM_2.5等）為連續(xù)霧霾過(guò)程影響空氣質(zhì)量最顯著的污染物，其主要來(lái)源為燃煤、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣等．因此，對(duì)PM_2.5、SO₂、NOx等進(jìn)行研究具有重要意義．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
Ⅰ．改變煤的利用方式可減少環(huán)境污染，通�？蓪⑺�蒸氣通過(guò)紅熱的碳得到水煤氣．
（1）已知：H₂（g）+1/2O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-241.8kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H₂=-221kJ•mol^-1
由此可知焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1
（2）煤氣化過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體H₂S可用足量的Na₂CO₃溶液吸收，該反應(yīng)的離子方程式為CO₃^2-+H₂S=HCO₃^-+HS^-
（已知：H₂S：K_a1=1.3×10^-7，K_a2=7.1×10^-15；H₂CO₃：K_a1=4.4×10^-7，K_a2=4.7×10^-11）
（3）現(xiàn)將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通人到體積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生如表反應(yīng)：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H，得到兩組數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡 所需時(shí)間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

該反應(yīng)的△H＜0（填“＜”或“＞”）；若在900⁰C時(shí)，另做一組實(shí)驗(yàn)，在2L的恒容密閉容器中加入l0mol CO，5mo1H₂O，2mo1CO₂，5mol H₂，則此時(shí)?_正＜?_逆（填“＜”，“＞”，“=”）．
（4）一定條件下，某密閉容器中已建立A（g）+B（g）?C（g）+D（g）△H＞0的化學(xué)平衡，其時(shí)間速率圖象如圖1，下列選項(xiàng)中對(duì)于t₁時(shí)刻采取的可能操作及其平衡移動(dòng)情況判斷正確的是A

A．減小壓強(qiáng)，同時(shí)升高溫度，平衡正向移動(dòng)
B．增加B（g）濃度，同時(shí)降低C（g）濃度，平衡不移動(dòng)
C．增加A（g）濃度，同時(shí)降低溫度，平衡不移動(dòng)
D．保持容器溫度壓強(qiáng)不變通入稀有氣體，平衡不移動(dòng)
Ⅱ．壓縮天然氣（CNG）汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)之一是利用催化技術(shù)將NO_x轉(zhuǎn)變成無(wú)毒的CO₂和N₂．
①CH₄（g）+4NO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁＜0
②CH₄（g）+2NO₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂＜0
（5）收集某汽車(chē)尾氣經(jīng)測(cè)量NO_x的含量為1.12%（體積分?jǐn)?shù)），若用甲烷將其完全轉(zhuǎn)化為無(wú)害氣體，處理1×10⁴L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）該尾氣需要甲烷30g，則尾氣中V （NO）：V （NO₂）=1：1．
（6）在不同條件下，NO的分解產(chǎn)物不同．在高壓下，NO在40℃下分解生成兩種化合物，體系中各組分物質(zhì)的量隨時(shí)間變化曲線如圖2所示．寫(xiě)出Y和Z的化學(xué)式：N₂O、NO₂．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）用蓋斯定律求反應(yīng)熱，根據(jù)目標(biāo)方程式將已知方程式變形運(yùn)算求解；
（2）根據(jù)碳酸和氫硫酸的兩步電離平衡常數(shù)進(jìn)行比較氫硫酸與碳酸、碳酸氫根離子離子酸性大小，從而得出反應(yīng)產(chǎn)物，寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式；
（3）利用實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)2溫度變化比較平衡常數(shù)來(lái)判斷反應(yīng)熱，依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷；
（4）根據(jù)圖1t₁時(shí)刻改變條件后v（正）瞬間增大，v（逆）減小，v（正）＜v（逆），則平衡一定正向移動(dòng)，據(jù)此分析；
Ⅱ．（5）依據(jù)一氧化氮、二氧化氮變化為氮?dú)�，甲烷變化為二氧化碳過(guò)程中電子轉(zhuǎn)移守恒列式計(jì)算；
（6）NO在40℃下分解生成兩種化合物，根據(jù)元素守恒可知生成的為N的氧化物，由圖象可知3molNO生成兩種氮的氧化物各為1mol，根據(jù)原子守恒判斷產(chǎn)物．

解答 Ⅰ．（1）①H₂（g）+1/2O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-241.8kJ•mol^-1
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H₂=-221kJ•mol^-1
蓋斯定律計(jì)算得到②×$\frac{1}{2}$-①得到焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3 kJ•mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3 kJ•mol^-1；
（2）由于K_a2=5.61×10^-11＜K_a1=9.1×10^-8＜K_a1=4.30×10^-7、K_a2=5.61×10^-11＞K_a2=1.1×10^-12，所以氫硫酸能夠與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉和硫氫化鈉，反應(yīng)的離子方程式為：CO₃^2-+H₂S=HCO₃^-+HS^-，
故答案為：CO₃^2-+H₂S=HCO₃^-+HS^-；       
（3）則實(shí)驗(yàn)1升高溫度實(shí)驗(yàn)2，驗(yàn)2計(jì)算平衡常數(shù)，
          H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始 0.5mol/L   1mol/L             0      0
轉(zhuǎn)化 0.2mol/L   0.2mol/l     0.2mol/l    0.2mol/l
平衡 0.3mol/L   0.8mol/L    0.2mol/l    0.2mol/l
K=$\frac{0.2×0.2}{0.3×0.8}$=0.167，溫度升高K變小，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
按10mol C0，5mol H₂0，2mol C0₂，5mol H₂，分別加入該容器
Qc=$\frac{\frac{2}{2}×\frac{5}{2}}{\frac{10}{2}×\frac{5}{2}}$=0.2＞K
反應(yīng)逆向進(jìn)行，v（正）＜v（逆），
故答案為：＜；＜；
（4）根據(jù)圖1t₁時(shí)刻改變條件后v（正）瞬間增大，v（逆）減小，v（正）＜v（逆），則平衡一定正向移動(dòng)，故選A，
故答案為：A；
Ⅱ．（5）收集某汽車(chē)尾氣經(jīng)測(cè)量NO_x的含量為1.12%（體積分?jǐn)?shù)），若用甲烷將其完全轉(zhuǎn)化為無(wú)害氣體，處理1×10⁴L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）該尾氣需要甲烷30g，設(shè)尾氣中NO物質(zhì)的量為x，NO₂物質(zhì)的量為y，2NO～N₂～4e^-，2NO₂～N₂～4e^-，CH₄～CO₂～8e^-，
2x+4y=$\frac{30g}{16g/mol}$×8=15mol
x+y=$\frac{1×1{0}^{4}L×1.12%}{22.4L/mol}$=5mol
計(jì)算得到x=2.5mol，y=2.5mol
尾氣中V（NO）：V（NO₂）=1：1
故答案為：1：1；                
（6）NO在40℃下分解生成兩種化合物，根據(jù)元素守恒可知生成的為N的氧化物，氮元素的氧化物有NO、N₂O、NO₂、N₂O₃、N₂O₄、N₂O₅，由圖象可知3molNO生成兩種氮的氧化物各為1mol，其反應(yīng)方程式為：3NO=Y+Z，根據(jù)原子守恒可知為N₂O、NO₂，
故答案為：N₂O、NO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率等知識(shí)，做題時(shí)注意把握影響平衡移動(dòng)的因素以及平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算，此為化學(xué)平衡�？疾閱�(wèn)題，題目難度中等．