Question

（20分）近年來大氣問題受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。按要求回答下列問題：

Ⅰ．實(shí)現(xiàn)反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，△H0，對(duì)減少溫室氣體排放和減緩燃料危機(jī)具有重要意義。在2L密閉容器中，通入5mol CH4與5mol CO2的混合氣體，一定條件下發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖。

則p1、p2、p3、p4由大到小的順序 ，該反應(yīng)的正反應(yīng)是______(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)，當(dāng)1000℃甲烷的轉(zhuǎn)化率為80%時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________。

Ⅱ．PM2.5污染與直接排放化石燃燒產(chǎn)生的煙氣有關(guān)，化石燃料燃燒同時(shí)放出大量的SO2和NOx。

（1）處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。

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

CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g) △H2=－1160kJ·mol－1

CH4(g) + 2NO2 (g) = N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g) △H3

則△H3= ，如果三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)依次為K1、K2、K3，則K3=__________(用K1、K2表示)

（2）實(shí)驗(yàn)室可用NaOH溶液吸收SO2，某小組同學(xué)在室溫下，用pH傳感器測(cè)定向20mL0．1mol·L－1NaOH溶液通入SO2過程中的pH變化曲線如圖所示。

①ab段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________。

②已知d點(diǎn)時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaHSO3，此時(shí)溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)開______，如果NaHSO3的水解平衡常數(shù)Kh=1×10-12mol·L－1，則該溫度下H2SO3的第一步電離平衡常數(shù)Ka=________________。

Answer 1

Ⅰ．p4＞p3＞p2＞p1；吸熱，1024mol2·L－2；

Ⅱ．（1）－867kJ·mol－1；K3=

（2）①SO2+2OH－=SO32－+H2O

②c(Na+)＞c(HSO3－)＞c(H+)＞c(SO32－)＞c(OH－)，

10－2mol·L－1

【解析】

試題分析：I.由圖可知，溫度降低，轉(zhuǎn)化率下降，則可知該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)為體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，平衡逆移，故有p4＞p3＞p2＞p1；

CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

始 5mol 5mol 0 0

轉(zhuǎn) 4mol 4mol 8mol 8mol

平 1mol 1mol 8mol 8mol

平衡濃度：0.5mol/L 0.5mol/L 4mol/L 4mol/L

所以：K==1024mol2/L2

II.（1）CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=－574kJ·mol－1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=－1160kJ·mol－1

CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H3

那么△H3==-867kJ/mol

因△H3=，那么K3=

（2）向20mL0．1mol·L－1NaOH溶液通入SO2，由過程中的pH變化曲線可知。a-b段發(fā)生的反應(yīng)是二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，，離子方程式為SO2+2OH－=SO32－+H2O；d點(diǎn)時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaHSO3，溶液顯酸性，離子濃度的大小關(guān)系為：c(Na+)＞c(HSO3－)＞c(H+)＞c(SO32－)＞c(OH－)；當(dāng)NaHSO3的水解平衡常數(shù)Kh=1×10-12mol·L－1，則Ka==10-2mol/L。

考點(diǎn)：反應(yīng)熱的計(jì)算，平衡常數(shù)的計(jì)算，離子方程式的書寫，離子濃度大小的比較

考點(diǎn)分析： 考點(diǎn)1：化學(xué)反應(yīng)與能量 考點(diǎn)2：化學(xué)平衡狀態(tài)及移動(dòng) 考點(diǎn)3：鹽類水解 試題屬性

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