Question

【題目】研究碳、氮及其化合物的轉(zhuǎn)化對于環(huán)境的改善有重大意義。

(1)氧化還原法消除NOx的轉(zhuǎn)化如下：NO NO2 N2

已知：NO(g)＋O3(g)=NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝－200.9 kJ·mol－1

2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)　ΔH＝－116.2 kJ·mol－1

則反應(yīng)Ⅰ的熱化學(xué)方程式為_____________________________________________。

(2)有人設(shè)想將CO按下列反應(yīng)除去：2CO(g)=2C(s)＋O2(g)　ΔH>0，請你分析該設(shè)想能否實現(xiàn)并說明理由是____________________________________________。

(3)甲酸的電離平衡常數(shù)Ka＝1.70×10－4。向20 mL 0.1 mol·L－1的甲酸鈉溶液中滴加10 mL 0.1 mol·L－1的鹽酸，混合液呈________(填“酸”或“堿”)性，溶液中離子濃度從大到小的順序為______________________。

(4)活性炭也可用于處理汽車尾氣中的NO。在2 L恒容密閉容器中加入0.100 0 mol NO和2.030mol固體活性炭，生成A、B兩種氣體，在不同溫度下測得平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量如表所示：

溫度	固體活性炭/mol	NO/mol	A/mol	B/mol
200 ℃	2.000	0.040 0	0.030 0	0.030 0
335 ℃	2.005	0.050 0	0.025 0	0.025 0

①該反應(yīng)的正反應(yīng)為________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

②200 ℃時，平衡后向恒容容器中再充入0.1 mol NO，再次平衡后，NO的百分含量將________(填“增大”“減小”或“不變”)。

③計算反應(yīng)在335 ℃時的平衡常數(shù)為________。

(5)工業(yè)生產(chǎn)尾氣中的CO2捕獲技術(shù)之一是氨水溶液吸收技術(shù)，工藝流程是將煙氣冷卻至15.5~26.5℃后用氨水吸收過量的CO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。在用氨水吸收前，煙氣需冷卻至15.5~26.5℃的可能原因是____________________________。

Answer 1

【答案】3NO(g)＋O3(g)=3NO2(g) ΔH＝－317.1 kJ·mol－1 不能，該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，根據(jù)ΔG＝ΔH－T·ΔS，ΔG>0 酸 c(Na＋)>c(HCOO－)>c(Cl－)>c(H＋)>c(OH－) 放熱 不變 0.25 NH3·H2O +CO2= NH4HCO3 降低吸收過程中氨水的揮發(fā)，促進(jìn)氨水對CO2的吸收

【解析】

（1）①NO(g)＋O3(g)=NO2(g)＋O2(g)△H=-200.9kJ/mol，②2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)△H=-116.2kJ/mol，反應(yīng)I的反應(yīng)方程式為3NO＋O3=3NO2，因此①＋②得出3NO(g)＋O3(g)=3NO2(g) △H=(－200.9kJ·mol－1－116.2kJ·mol－1)=－317.1kJ·mol－1；

（2）根據(jù)△G=△H－T△S，能夠自發(fā)進(jìn)行，說明△G<0；根據(jù)信息，該反應(yīng)△H>0，該反應(yīng)為熵減過程，即△S<0，復(fù)合判據(jù)△G>0，該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行；

（3）兩種溶液混合后，溶質(zhì)為HCOOH、HCOONa和NaCl，且三者物質(zhì)的量相等，甲酸的電離平衡常數(shù)Ka=1.70×10－4，則HCOO－的水解平衡常數(shù)Kh=Kw/Ka=1×10－14/(1.7×10－4)=1/1.7×10－10<1.70×10－4，甲酸的電離程度大于HCOO－水解程度，溶液顯酸性，離子濃度大小順序是c(Na＋)>c(HCOO－)>c(Cl－)>c(H＋)>c(OH－)；

（4）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，335℃平衡時NO的物質(zhì)的量比200℃時大，說明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

②根據(jù)表中200℃時各物質(zhì)起始物質(zhì)的量和平衡時物質(zhì)的量可知，NO、固體活性炭、A、B轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量依次為0.06mol、0.03mol、0.03mol、0.03mol，則NO、固體活性炭、A、B的化學(xué)計量數(shù)之比為2:1:1:1，該反應(yīng)方程式為2NO（g）+C（s）A（g）＋B（g），活性炭為固體，再通入NO，相當(dāng)于在原來的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)平衡不移動，NO的百分含量不變；

③335℃時K===0.25；

（5）氨水吸收過量的CO2，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH3·H2O＋CO2=NH4HCO3；氨水易揮發(fā)，NH3·H2O受熱易分解，因此冷卻至15.5~26.5℃可能原因是降低吸收過程中氨水的揮發(fā)，促進(jìn)氨水對CO2的吸收。