Question

【題目】研究CO2與CH4反應轉化為CO和H2，對減緩燃料危機、減少溫室效應具有重要的意義。

（1）已知：①2CO(g)+O2（g）＝2CO2(g) △H＝－566 kJ·mol-1②2H2(g)+O2（g）＝2H2O(g) △H＝－484kJ·mol-1

③CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(g) △H＝－890kJ·mol-1則CH4(g)+CO2(g)= 2CO(g)+2H2(g)△H＝___kJ·mol-1。

（2）在密閉容器中通入物質的量濃度均為nmol的CH4與CO2，在一定條件下發生反應CH4(g)+CO2(g)= 2CO(g)+2H2(g)，測得CH4的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如下圖所示。

①下列事實能說明該反應一定達到平衡的是____。

a．CO2的濃度不在發生變化

b．V（CH4）=2v（CO）

c．混合氣體的平均相對分子質量不發生變化

d．CO與H2的物質的量比為1:1

②據圖可知，P1、P2、P3、P4由大到小的順序位______，理由是____。

③在壓強為P4、1100℃的條件下，用n和P4列式計算X電平衡常數Kp=____（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓*物質的量分數）。

（3）工業上可用CO2與NH3合成制尿素的原料氨基甲酸銨（NH2COONH4）。氨基甲酸銨極易發生反應：NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+NH3·H2O，該反應在酸性條件下進行得更徹底。25℃時，向1L0.1molL-1的鹽酸中逐漸加入氨基甲酸銨粉末至溶液呈中性（忽略溶液體積變化），共用去0.052mol氨基甲酸銨。若此時溶液幾乎不含碳元素，則該溶液中c（NH4+）=____，NH4+水解平衡常數KA=____。

（4）控制溶液PH為9-10，用漂白粉可除去CN-、CI-廢水中的CN-，CN-被氧化為兩種無污染的氣體，寫出該反應的離子方程式____________。

Answer 1

【答案】（1）+160kJ·mol-1 （2）①ac②p4>p1>p2>p3反應前后氣體分子數增大，相同溫度下，壓強升高，甲烷的平衡轉化率降低③12.6p42

（3）0.1mol·L-14×10-9 （4）2CN-+5CIO-+H2O=2CO2↑+N2↑+5CI-+2OH-

【解析】

試題分析：（1）已知：①2CO(g)+O2（g）＝2CO2(g) △H＝－566 kJ·mol-1

②2H2(g)+O2（g）＝2H2O(g) △H＝－484kJ·mol-1

③CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(g) △H＝－890kJ·mol-1

則根據蓋斯定律可知③－②－①即得到CH4(g)+CO2(g)= 2CO(g)+2H2(g)的△H＝＋160kJ·mol-1。

（2）①a．CO2的濃度不在發生變化說明反應達到平衡狀態，a正確；b．v（CH4）=2v（CO）沒有指明反應的方向，氣味不能滿足反應速率之比是化學計量數制備，則沒有達到平衡狀態，b錯誤；c．氣體的質量不變，但物質的量變化，因此混合氣體的平均相對分子質量不發生變化說明反應達到平衡狀態，c正確；d．CO與H2的物質的量比為1:1不能說明反應達到平衡狀態，d錯誤，答案選ac。

②反應CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)為氣體分子數增加的反應，當溫度一定時，減小壓強，可增大CH4的轉化率，從圖像可知，相同溫度下，按p4、p1、p2、p3的順序CH4的轉化率增大，所以p4>p1>p2>p3。③在恒容密閉容器中通入n mol CH4與，n mol CO2，反應在圖象中X點的甲烷轉化率為50%，

CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

起始量（mol） n n 0 0

變化量（mol） 0.8n 0.8n 1.6n 1.6n

平衡量（mol） 0.2n 0.2n 1.6n 1.6n

則P（CH4）=P（CO2）=

P（CO）=P（H2）=

Kp==12.6p42

（3）因為氨基甲酸銨極易水解成碳酸銨，即反應式為NH2COONH4（s）+H2O（NH4）2CO3，加入1L0.1mol/L的鹽酸溶液中直到溶液pH=7并且溶液中幾乎不含碳元素，所以溶液中只有H+、NH4+、OH-、Cl-，根據電荷守恒c（NH4+）=c（Cl-）=0.1mol/L，又用去0.052mol氨基甲酸銨，所以開始溶液中的銨根離子濃度為0.052mol/L×2=0.104mol/L，則

NH4++H2OH+＋NH3H2O

開始 0.104mol/L 0

轉化 0.004mol/L 0.004mol/L

平衡 0.1mol/L 0.004mol/L

又溶液為pH=7，所以氫離子濃度為10-7mol/L，則NH4+水解平衡常數K＝＝4×10-9。

（4）用漂白粉可除去CN-、CI-廢水中的CN-，CN-被氧化為兩種無污染的氣體，氣體是氮氣和CO2，所以該反應的離子方程式2CN-+5CIO-+H2O=2CO2↑+N2↑+5CI-+2OH-。