Question

Ⅰ．隨著環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重，我國于“十二五”期間加大對(duì)氮氧化物排放的控制力度．目前，消除氮氧化物污染有多種方法．
（1）用CH₄催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染．已知：
①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ?mol^-1
寫出CH₄（g）與NO₂（g）反應(yīng)生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式

 

，該反應(yīng)的熵變△S

 

0（填“＞”、“＜”、“=”）．
（2）用活性炭還原法處理氮氧化物．有關(guān)反應(yīng)為：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．某研究小組向某恒容密閉的真空容器中加入NO和足量的活性炭（固體試樣體積忽略不計(jì)），恒溫（T℃）條件下反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測得各物質(zhì)的濃度如下：

濃度/mol?L-1 時(shí)間/min	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

①10min～20min以v（NO）表示的反應(yīng)速率為

 

．
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算T℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

（保留兩位小數(shù)）．
③該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，下列敘述正確的是

 

（填序號(hào)字母）．
A．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變　　       B．2v（NO）_（正）=v（N₂）_（逆）
C．容器內(nèi)CO₂的體積分?jǐn)?shù)不變      D．混合氣體的密度保持不變
④依據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷30min～40min可能改變的某一條件是

 

．若保持其它條件不變，向平衡體系中再加1molNO重新達(dá)到平衡，則NO的轉(zhuǎn)化率

 

（填“增大”、“不變”或“減小”）
Ⅱ．含有弱電解質(zhì)的溶液中，往往有多個(gè)平衡共存．
（1）常溫下，將0.2mol?L^-1的某一元酸HA溶液和0.1mol?L^-1 NaOH溶液等體積混合后溶液pH大于7，若混合液體積等于兩溶液體積之和，則混合液中下列關(guān)系正確的是

 

．
A．c（HA）＜c（A^-）               B．c（HA）一定大于0.1mol?L^-1
C．c（Na⁺）=c（HA）+c（A^-）        D．c（OH^-）=c（H⁺）+

1

2

[c（HA）-c（A^-）]
（2）同濃度的FeSO₄與KCl溶液，陰離子濃度的關(guān)系是FeSO₄

 

KCl（填“＞”、“＜”或“=”，下同），陽離子濃度的關(guān)系是FeSO₄

 

KCl．
（3）將適量NaOH溶液滴加到0.02mol?L^-1 CuSO₄溶液中，要使溶液中Cu²⁺濃度降至原來的百分之一，則溶液的pH為

 

．（已知常溫下，Cu（OH）₂的溶度積常數(shù)Ksp=2×10^-20）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：化學(xué)平衡專題

分析：Ⅰ、（1）利用已知熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式，通過加減熱化學(xué)方程式消去一氧化氮和氣態(tài)水，焓變隨之改變；
（2）①由圖表數(shù)據(jù)分析，結(jié)合反應(yīng)速率概念計(jì)算得到，v=

△c

△t

；
②20min-30min反應(yīng)達(dá)到平衡，圖表中平衡濃度，依據(jù)平衡常數(shù)的概念計(jì)算得到；
③依據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的實(shí)質(zhì)是正逆反應(yīng)速率相等，結(jié)合反應(yīng)特征分析判斷；
④分析圖表數(shù)據(jù)可知，二氧化碳濃度減少，氮?dú)鉂舛仍龃�，一氧化氮濃度減小，判斷為改變條件是減少了二氧化碳濃度；反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)物只有氣體一氧化氮，增大一氧化氮濃度相當(dāng)于增大容器內(nèi)壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響分析；
Ⅱ、（1）0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等體積混合后，反應(yīng)后得到等量的HA、NaA，溶液pH大于7，則鹽類水解大于酸的電離；
（2）同濃度的FeSO₄與KCl溶液中亞鐵離子水解，溶液顯酸性分析；
（3）Cu²⁺沉淀較為完全濃度降至原來的千分之一，根據(jù)K_sp求出OH^-離子的濃度，再求pH．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ?mol^-1
由蓋斯定律①+②+③×2得到：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（l）；△H=-1910 kJ?mol^-1；
則熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-955 kJ?mol^-1；反應(yīng)前后氣體體積減小，反應(yīng)熵變△S＜0；
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955 kJ?mol^-1；＜；
（2）①10min～20min以v（NO） 表示的反應(yīng)速率=

0.58mol/L-0.40mol/L

10min

=0.018 mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.018 mol?L^-1?min^-1；
②20-30min反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C（s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂ （g），各物質(zhì)的平衡濃度為：c（CO₂）=c（N₂）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=

c(CO2)c(N2)

c2(NO)

=

0.3×0.3

0．42

=0.56，故答案為：0.56；   
③C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)；
A．反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)過程中和反應(yīng)平衡狀態(tài)壓強(qiáng)相同，所以容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式系數(shù)之比，當(dāng)v_正（NO）=2v_逆（N₂），反應(yīng)達(dá)到平衡，v_正（NO）=2v_正（N₂）z只能說明反應(yīng)正向進(jìn)行，故B錯(cuò)誤；
C．容器內(nèi)CO₂的體積分?jǐn)?shù)不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故C正確；
D．混合氣體密度等于質(zhì)量除以體積，反應(yīng)中碳是固體，平衡移動(dòng)氣體質(zhì)量變化，體積不變，所以混合氣體的密度保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D正確；
故答案為：CD；   
④分析圖表數(shù)據(jù)可知，二氧化碳濃度減少，氮?dú)鉂舛仍龃�，一氧化氮濃度減小，判斷為改變條件是減少了二氧化碳濃度，一定溫度下，隨著NO的起始濃度增大，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)；增大一氧化氮濃度相當(dāng)于增大體系壓強(qiáng)，平衡不動(dòng)，一氧化氮轉(zhuǎn)化率不變；
故答案為：減小 CO₂ 的濃度，不變；
II．（1）0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等體積混合后，反應(yīng)后得到等量的HA、NaA，溶液pH大于7，則鹽類水解大于酸的電離，
A． 水解生成HA，則c（HA）＞c（A^-），故A錯(cuò)誤；               
B．因等體積混合，則反應(yīng)后c（HA）一定小于0.1mol/L，故B錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)后得到等量的HA、NaA，則2c（Na⁺）=c（HA）+c（A^-），故C錯(cuò)誤；        
D．由電荷守恒可知，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（A^-），又2c（Na⁺）=c（HA）+c（A^-），則c（OH^-）=c（H⁺）+

1

2

[c（HA）-c（A^-）]，故D正確；
故答案為：D；
（2）同濃度的FeSO₄與KCl溶液中亞鐵離子水解，溶液中氫離子濃度大于氫氧根離子濃度，陰離子濃度的關(guān)系是FeSO₄ ＜KCl，陽離子濃度的關(guān)系是FeSO₄＞KCl；
故答案為：＜，＞； 
（3）Cu²⁺沉淀較為完全是的濃度為

0.2mol/L

1000

=2×10^-4mol/L，
則c（OH^-）=

2×10-20 2×10-4

mol/L═10^-8mol/L，
則c（H⁺）=

1×10-14

10-8

mol/L=10^-6mol/L，
所以pH=-lg（10^-6）=6，
故答案為：6；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)及其化學(xué)平衡影響因素和平衡標(biāo)志的分析判斷，沉淀溶解平衡的計(jì)算應(yīng)用，電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較是解題的難點(diǎn)，題目難度中等．