Question

进入2013年以来，我国中东部地区多次遭遇大范围、长时间的雾霾天气．车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”．
（1）活性炭可处理大气污染物NO．在2L密闭容器中加入NO和活性炭（无杂质），生成气体E和F．当温度分别在T₁和T₂时，测得各物质平衡时物质的量如下表：

物质 T/℃n/mol	活性炭	NO	E	F
初始	2.030	0.10	0	0
T1	2.000	0.040	0.030	0.030
T2	2.005	0.050	0.025	0.025

①结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式

 

．
②上述反应T₁℃时的平衡常数K₁=

 

．
③根据上述信息判断，温度T₁和T₂的关系是（填序号）

 

．
a．T₁＞T₂       b．T₁＜T₂       c．无法比较
（2）车辆排放的氮氧化物和碳氧化物在催化剂作用下可发生反应：2CO+2NO 

催化剂

N₂+2CO₂   在一体积为1L的密闭容积中，加入0.40mol的CO和0.40mol的NO，反应中N₂的物质的量浓度的变化情况如图所示，回答下列问题．
①计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v（N₂）=

 

．
②在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，若在第8分钟末达到新的平衡（此时N₂的浓度约为0.25mol/L）．请在上图中画出第5分钟末到此平衡时N₂浓度的变化曲线．
（3）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题．
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，在一定条件下，用CH₄还原NO_X可以消除氮氧化物的污染．
  例如：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol
写出CH₄还原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（g）的热化学方程式

 

．
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放目的．通过人工光合作用，以CO₂和H₂O为原料可以制备HCOOH和O₂，计算标况下每回收1.0m³ CO₂转移的电子数为

 

个．
③常温下，0.1mol/L的HCOONa溶液的pH为10，则HCOOH的电离常数Ka=

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,氧化还原反应的电子转移数目计算,热化学方程式,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N₂与CO₂；
②计算各气体的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；
③由表中数据可知，温度由T₁变为T₂，平衡向逆反应移动，由于正反应是吸热，还是放热不确定，不能判断温度变化；
（2）①v（N₂）=

△C

△t

；
②先判断把容器的体积缩小一半的瞬间氨气的浓度，再结合平衡时的浓度作图；
（3）①根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式；
②根据题意书写方程式为：2CO₂+2H₂O=2HCOOH+O₂，此计算出电子转移的数目；
③计算水解平衡常数Kh，再根据Ka=

Kw

Kh

计算．

解答： 解：（1）①由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N₂与CO₂，且该反应为可逆反应，故反应方程式为：C+2NO?N₂+CO₂，
故答案为：C+2NO?N₂+CO₂；
②从表中数据可知T₁℃时的平衡浓度c（NO）=

0.04mol

1L

=0.04mol/L，c（N₂）=c（CO₂）=

0.03mol

1L

=0.03mol/L，故T₁℃时该反应的平衡常数为
K₁=

0.03×0.03

0.042

=

9

16

，故答案为：

9

16

；
③由表中数据可知，温度由T₁变为T₂，平衡向逆反应移动，由于正反应是吸热，还是放热不确定，无法判断温度变化，故答案为：c；
（2）①v（N₂）=

△C

△t

=

0.10mol/L

4min

=0.025mol/（L?min），故答案为：0.025mol/（L?min）；
②把容器的体积缩小一半的瞬间氨气的浓度，氨气的浓度变为0.20mol/L，平衡后浓度约为0.25mol/L，
故答案为：；
（3）①CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol①
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol②
根据盖斯定律知，将方程式①-②得CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-810.1kJ/mol，所以CH₄催化还原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的热化学方程式为CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-810.1kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-810.1kJ/mol；
②2CO₂+2H₂O=2HCOOH+O₂，
   即CO₂～～～2e^-，
    22.4L     2
     10³      x
所以x=

2×103

22.4

，所以转移电子数目为：

2×103

22.4

×6.02×10²³=5.4×10²⁵，
故答案为：5.4×10²⁵；
③常温下，0.1mol/L的HCOONa溶液pH为10，溶液中存在HCOO-水解HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-，故K_h=

10-4×10-4

0.1-10-4

=10^-7，则HCOOH的电离常数Ka=

Kw

Kh

=

10-14

10-7

=10^-7，
故答案为：10^-7．

点评：本题考查化学平衡图象、化学反应速率、影响化学平衡的因素、热化学方程式书写、原电池、电离平衡常数与水解平衡常数等，题目综合性较大，难度中等，是对知识的综合利用、注意基础知识的理解掌握．