Question

【题目】甲烷、乙烯是两种重要的有机化合物，回答下列问题：

(1)工业上以乙烷(C2H6)为原料，用传统的热裂解法或现在的氧化裂解法制取乙烯：

①C2H6(g)=C2H4(g) +H2(g) ΔH1=+136kJ/mol；

②2C2H6(g)+O2(g)=2C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2=-220kJ/mol

已知上述反应中部分化学键键能数据如下表：

化学能	H-H(g)	H-O(g)	O=O(g)
键能( kJ/mol)	436	a	496

由此计算a=_________。

(2)甲烷可用于消除氮氧化物NO2：CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，在温度为T1和T2时，分别降0.5molCH4和1.2molNO2充入1L恒容密闭容器中发生反应，测得有关数据如下表：

温度	物质的量 时间/min	0	10	20	40	50
T1	n(CH4)/mol	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
T2	n(CH4)/mol	0.50	0.30	0.18	x	0.15

①温度为T1时，0—10min内NO2的平均反应速率v(NO2)=__________________。

②根据表中数据判断T1 _________T2(填“＞”“＜”或“=”)，当温度为T2时反应进行到40min时，x_______0.15(填“＞”“＜”或“=”)，该反应为_________(填“放热”或“吸热”)反应。

③单位时间内形成C—H键与形成C==O氧键的数目之比为_________时，说明反应达到平衡状态。

④温度为T2时，若相平衡后的容器中再充入0.5molCH4和1.2molNO2，重新达到平衡时，n(N2)的范围是__________________。

(3)甲烷、乙烯完全燃烧均生成CO2，常温下H2CO3H++HCO3- Ka1=4.3×10-7；HCO3-H++CO3-2- Ka2=5.6×10-11；NH3·H2ONH4++OH- Kb=1.8×10-5；用氨水吸收CO2生成NH4HCO3溶液，则NH4HCO3溶液显_________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，计算反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=_________(结果保留小数点后1位)

Answer 1

【答案】465 0.03mol·L-1·min-1 ＜ = 放热 2:1 0.35mol＜n(N2)＜0.7mol 碱性 1.3×10-3

【解析】

(1)由②—①×2计算可得到：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g ) △H=-492kJ/mol，带入键能计算(2×436+496)-4a=-492，a=465 kJ/mol；

故答案为：465；

(2)①v(NO2)=2×v(CH4)= ==0.03mol·L-1·min-1；

故答案为：0.03mol·L-1·min-1；

②由表中数据可知，前20min内温度T2的平均反应速率大于温度T1的平均反应速率，则温度T2＞T1，T2温度先达到平衡时间小于40min，50min处于平衡状态，此时甲烷的物质的量为0.15mol，大于T1温度平衡时的0.1mol，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应；

故答案为：＜ ，=，放热；

③相同时间内形成4molC—H键时形成2molC=O键，说明反应达到平衡状态；

故答案为：2:1；

④假如平衡不能发生移动，则重新达到平衡时，n(N2)=0.70mol。而实际上，反应物物质的浓度成比例增大，既增大了压强，平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，根据勒夏特列原理n(N2)比原平恒大，所以0.35mol＜n(N2)＜0.70mol；

故答案为：0.35mol＜n(N2)＜0.7mol；

(3)由Ka1和Kb计算，Kh(HCO3- )＞Kh(NH4+)，即HCO3- 的水解程度大于NH4+的水解程度，所以NH4HCO3溶液显碱性，反应NH4++HCO3-+H2O═NH3H2O+H2CO3的平衡常数为：K=，分子、分母同时乘以c（H+）c（OH-）可得：K===1.3×10-3；

故答案为：碱性，1.3×10-3。