Question

【题目】（l）天然气和CO2通入聚焦太阳能反应器，发生反应CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH。已知：CH4、H2、CO的燃烧热ΔH分别为－akJ/mol、－bkJ/mol、－ckJ/mol。则上述反应中，ΔH＝_______________（用含a、b、c的代数式表示）kJ/mol。

（2）CO2和H2可以合成二甲醚（CH3OCH3）。二甲醚是一种绿色环保型能源，以稀硫酸为电解质溶液，若某二甲醚空气燃料电池每消耗l mol CH3OCH3，电路中通过9 mol电子，则该电池效率η为___________。（提示：电池效率等于电路中通过的电子数与电池反应中转移电子总数之比）

（3）325K时，在恒容密闭容器中充入一定量NO2 ,发生反应：2NO2(g)N2 O4(g)。

①NO2与N2O4的消耗速率与其浓度的关系如图所示，图中交点A表示该反应所处的状态为：____________；

A．平衡状态 B．朝正反应方向移动 C．朝逆反应方向移动 D．无法判断

② 能够说明上述反应已经达到平衡状态的有__________________；

a．NO2和N2 O4的物质的量相等 b．体系颜色不再变化

c．容器内混合气体的密度不再改变 d．容器内气体压强不发生变化

③若达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5。平衡时NO2的转化率为_____。

（4）实验中多余的SO2可以用氢氧化钠溶液吸收。常温下H2SO3的Ka1＝1.3×10－2、Ka2＝6.6×10－8。

①室温下pH=3的亚硫酸溶液，下列判断正确的是_______________。

a．溶液中c(H2SO3)＞c(SO32—) b．溶液中c(SO32—)：c(HSO3—)＝6.6×10－5

c．溶液中氢离子数目为6.02×1020个 d．加入等体积pH＝3的硫酸溶液，亚硫酸的电离平衡不移动

②常温下，用含1mol氢氧化钠的稀溶液吸收足量SO2气体，放出热量为QkJ，该反应的热化学方程式为_______

③若吸收液中c(HSO3—)＝c(SO32—)，则溶液中c(H+)＝________________。

Answer 1

【答案】（2c+2b－a）75%Cbd40%a b dNaOH(aq)＋SO2(g)＝NaHSO3(aq) ΔH＝－QkJ/mol6.6×10-8 mol·L－1

【解析】

(l) 已知：①CH4(g)+2O2=CO2(g)+2H2O(l)△H=-akJmol-1、②H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-bkJmol-1、③CO(g)+ O2(g)=CO2(g)△H=-ckJmol-1，由盖斯定律可知，①-③×2-②×2可知CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+(2c+2b－a)kJmol-1，故答案为：+(2c+2b－a)；

(2) l mol CH3OCH3与氧气反应生成二氧化碳和水，转移电子12mol，电路中通过9 mol电子，则该电池效率η=×100%=75%，故答案为：75%；

(3) ①如达到平衡时，消耗的速率2v(N2O4)=v(NO2)，而交点A表示消耗的速率v(N2O4)=v(NO2)，由此可确定此时NO2的消耗速率小于四氧化二氮的 N2O4，则平衡逆向移动，故答案为：C；

②a．因平衡常数未知，则NO2和N2O4的物质的量相等不一定达到平衡状态，故a错误；b．体系颜色不在变化，可说明浓度不再改变，达到平衡状态，故b正确；c．因气体的质量不变，容器的体积不变，则无论是否达到平衡状态，容器内混合气体的密度都不改变，故c错误；d．反应前后气体的体积不等，容器内气体压强不发生变化，可说明达到平衡状态，故d正确；故答案为：bd；

③4.6g NO2的物质的量为0.1mol，设平衡时转化xmol，则

2NO2(g) N2O4(g)

起始(mol)：0.1 0

转化(mol)： x 0.5x

平衡(mol)：0.1-x 0.5x

达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5，则=57.5，解得x=0.04，转化率为×100%=40%，故答案为：40%；

(4) ①常温下H2SO3的Ka1＝1.3×10－2、Ka2＝6.6×10－8，一级电离远大于二级电离。a.室温下pH=3的亚硫酸溶液中，c(H+)≈c(HSO3-)≈0.001mol/L，则c(H2SO3) ≈×10－4 mol/L，根据Ka2＝＝6.6×10－8，则===6.6×10－5，c(SO32—) ≈6.6×10－5×0.001ml/L=6.6×10－8mol/L，故a正确；b．H2SO3H++HSO3-、HSO3-H++SO32-，Ka1＝＝1.3×10－2、，Ka2＝＝6.6×10－8，则===6.6×10－5，故b正确；c．未告知溶液的体积，无法计算溶液中氢离子数目，故c错误；d．根据Ka1＝，Ka2＝的表达式可知，加入等体积pH＝3的硫酸溶液，溶液中的c(H+)不变，c(H2SO3)、c(SO32—)、c(HSO3—)均变成原来的一半，上述等式仍然成立，说明亚硫酸的电离平衡不移动，故d正确；故选abd；

②1mol氢氧化钠的稀溶液吸收足量SO2气体生成亚硫酸氢钠，放出热量为QkJ，则该反应的热化学方程式为NaOH(aq)＋SO2(g)＝NaHSO3(aq) ΔH＝－QkJ/mol，故答案为：NaOH(aq)＋SO2(g)＝NaHSO3(aq) ΔH＝－QkJ/mol；

③Ka2＝＝6.6×10－8，若吸收液中c(HSO3—)＝c(SO32—)，则溶液中c(H+)＝6.6×10-8 mol/L，故答案为：6.6×10-8 mol/L。