Question

【题目】取等物质的量浓度的NaOH溶液两份A和B,每份10 mL,分别向A、B中通入不等量的CO2,再继续向两溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的盐酸,标准状况下产生的CO2气体体积与所加的盐酸溶液体积之间的关系如图所示,试回答下列问题：

（1）原NaOH溶液的物质的量浓度为_______________。

（2）曲线A表明,原NaOH溶液中通入CO2后,所得溶液中的溶质成分是____________，其物质的量之比为___。

（3）曲线B表明,原NaOH溶液中通入CO2后,所得溶液加盐酸后产生CO2气体体积(标准状况下)的最大值为____mL。

（4）硝酸厂常用催化还原方法处理尾气。CH4在催化条件下可以将NO2还原为N2。

已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－889.6 kJ·mol－1①

N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)ΔH＝＋67.7 kJ·mol－1②

则CH4还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式是_____________。

Answer 1

【答案】0.75mol/LNaOH与Na2CO33：1112mLCH4(g)＋2NO2(g)= N2(g)＋2H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝-956.3 kJ·mol－1

【解析】

（1）加入75mL盐酸时二氧化碳的体积达最大，此时溶液为氯化钠溶液。根据氯离子、钠离子守恒，所以n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.075mL×0.1mol/L=0.0075mol，

所以c（NaOH）==0.75mol/L；

（2）CO2与NaOH反应为①CO2+NaOH=NaHCO3，②CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，当n（CO2）：n（NaOH）≥1，反应按①进行，等于1时，CO2、NaOH恰好反应生成NaHCO3；大于1时，生成生成NaHCO3，CO2有剩余；

当＜n（CO2）：n（NaOH）＜1，反应按①②进行，CO2、NaOH反应，无剩余，生成物为NaHCO3、Na2CO3；

当n（CO2）：n（NaOH）≤，反应按②进行，等于，时，CO2、NaOH恰好反应生成Na2CO3；小于时，生成Na2CO3，NaOH有剩余；

由曲线A可知从60mL到75mL为碳酸氢钠与盐酸反应，反应方程式为NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，所以n（NaHCO3）=n（HCl）=（0.075-0.06）L×0.1mol/L=1.5×10-3mol，根据C原子守恒，所以n（CO2）=n（NaHCO3）=1.5×10-3mol，由（1）可知，n（NaOH）=0.0075mol，所以n（CO2）：n（NaOH）=1.5×10-3mol：0.0075mol=1：5，小于1：2，所以反应按②进行，NaOH有剩余，溶液中溶质为Na2CO3和NaOH。根据C原子守恒，所以n（Na2CO3）=n（CO2）=1.5×10-3mol，再根据钠离子守恒，得溶液中氢氧化钠的物质的量为0.0075mol-1.5×10-3mol×2=0.0045mol，所以溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为0.0045mol：1.5×10-3mol=3：1；

（3）由曲线B可知从25mL到75mL为碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳，反应方程式为NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，所以n（CO2）=n（HCl）=（0.075ml-0.025ml）×0.1mol/L=0.005mol，所以CO2气体体积为0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL；

（4）已知：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－889.6 kJ·mol－1；

②N2(g)＋2O2(g)==2NO2(g) ΔH2＝＋67.7 kJ·mol－1；

根据盖斯定律，由①-②得反应：CH4(g)＋2NO2(g)= N2(g)＋2H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－889.6 kJ·mol－1-67.7 kJ·mol－1=-956.3 kJ·mol－1；则CH4还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式是CH4(g)＋2NO2(g)= N2(g)＋2H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝-956.3 kJ·mol－1。