Question

【题目】氮氧化物(NOx)是严重的大气污染物，能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。回答下列问题

（1）利用甲烷催化可还原NOx，相关反应如下

N2（g）+O2（g）=2NO（g） △H=+180.5kJ·mol-1

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

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

写出常温常压下，甲烷完全燃烧的热化学方程式：_______。

（2）在催化剂条件下，可发生反应2NO(g)+2CO(g)＝N2(g)+2CO2(g)。分别在T1、T2两个温度下，向容积均为2L的甲、乙两个恒容密闭容器中分別充入0.20 mol NO(g)和0.20 mol CO(g)。反应过程中两容器中CO2的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。

①甲容器中，用NO表示5min内反应速率为_____。

②T1___(填“＞”或“＜”)T2，该反应是_____(填“吸热”或“放热”)反应。

③T2温度时，该反应的平衡常数是_____L/mol(结果保留小数点后两位)，与T2时相比，T1温度时的平衡常数更___(填“大”或“小”)。

④乙容器达到平衡后，再充入0.10mlNO和0.10molCO2，此时υ(正)___(填“＞”或“＜”)v(逆)。

（3）NO2和NO的混合物可被NaOH吸收生成 NaNO2。已知HNO2是一元弱酸，写出NaNO2溶液中离子浓度的大小关系：___。常温下，pH＝9的NaNO2溶液中，c(Na+)—c(NO2-)＝_______(列出数学计算式)。

Answer 1

【答案】CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=799kJ·mol1 0.01mol/L·min ＞ 放热 42.19 小 ＞ c(Na+)＞c(NO)＞c(OH)＞c(H+) 105109

【解析】

（1）CH4在常温常压下，甲烷完全燃烧的化学方程式为CH4＋2O2=CO2＋2H2O(l)，①N2（g）+O2（g）=2NO（g），②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（l），②＋2×①，△H=(－1160kJ·mol－1+2×180.5kJ·mol－1)=－799kJ·mol－1，即CH4燃烧的热化学反应方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=799kJ·mol1；

答案是CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=799kJ·mol1；

（2）①甲容器中生成CO2浓度为0.05mol·L－1，则消耗NO的浓度为0.05mol·L－1，根据化学反应速率的数学表达式，v(NO)==0.01mol/(L·min)；

答案为0.01mol/(L·min)；

②甲先达到平衡，说明甲的温度高于乙，即T1>T2；根据图像，随着温度升高，CO2浓度降低，即平衡向逆反应方向移动，推出该反应的正反应方向为放热反应；

答案是>；放热反应；

③ 2NO＋2CON2＋2CO2

起始（mol/L）：0.10 0.10 0 0

变化： 0.06 0.06 0.03 0.06

平衡： 0.04 0.04 0.03 0.06 根据平衡常数的表达式，K=，代入数值得出：K=42.19；该反应为放热反应，温度越高，化学平衡常数越小，因此T1温度时的平衡常数小；

答案为42.19；小；

④在通入0.10molNO和0.1molCO2，此时NO的浓度为0.09mol·L－1，CO的浓度为0.04mol·L－1，N2浓度为0.03mol·L－1，CO2的浓度为0.11mol·L－1，浓度商Qc==≈28<42.19，反应向正反应方向移动，即v(正)>v(逆)；

答案是>；

（3）NaNO2为强碱弱酸盐，NO3－发生水解，溶液显碱性，因盐类水解程度微弱，因此离子浓度大小比较：c(Na＋)>c(NO2－)>c(OH－)>c(H＋)；利用电荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(NO2－)，有c(Na＋)－c(NO2－)=c(OH－)－c(H＋)=(10 －5－10－9)；

答案是：c(Na＋)>c(NO2－)>c(OH－)>c(H＋)；(10 －5－10－9)。