Question

【題目】碳、氮及其化合物與生活密切相關。請根據要求回答下列問題:

(1)用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:

①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= —574kJ/mol

②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= —1160kJ/mol

③H2O(g)=H2O(l) △H= —44kJ/mol

寫出CH4(g)與NO2(g)反應生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的熱化學方程式_________。

(2)已知:反應I:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H<0

反應II:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H<0

①在恒溫恒容裝置中充入一定量的NH3和O2,在催化劑的作用下進行反應I，則下列有關敘述中正確的是___(填字母序號)。

A.增大壓強，Kp(用壓強表示的化學平衡常數)增大

B.若測得容器內3v(NH3)=2v (H2O)時，說明反應已達平衡

C.通入一定量的氮氣，則化學反應速率增大

D.達到平衡時體系的壓強不再變化

②氨催化氧化時會發生上述兩個競爭反應I、II。為分析某催化劑對該反應的選擇性，在1L密閉容器中充入1molNH3和2molO2，得有關物質的量關系如圖，該催化劑在低溫時選擇反應_____(填“I”或“II”)。

③520℃時，4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)的平衡常數K=_______(只需列出數字計算式，無需化簡)。恒壓容器中，為了提高NH3轉化為N2平衡轉化率的措施有______(填字母序號)

A.降低反應溫度 B. 投料比不變，增加反應物的濃度

C.增大NH3和O2的初始投料比 D. 充入一定量的氦氣

（3）己知25℃時HCN和H2CO3的電離常數(Ka.)如下表:

物質	電離常數(Ka)
HCN	Ka=5×10-10
H2CO3	Ka1=4.5×10-7；Ka2=4.7×10-11

25℃時，測得等體積等濃度的HCN和NaCN的混合溶液pH=11,則c(Na+)、c(H+)、c(CN—)、c(OH—)、c(HCN)濃度由大到小順序為______，向NaCN溶液中通入少量CO2，則發生反應的化學方程式為:______________________。

Answer 1

【答案】 CH4(g)+2NO2(g) === N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H= -955 kJ/mol D II K= AD c(HCN)>c(Na+)>c(CN—)>c(OH—)>c(H+) NaCN+ CO2+ H2O ===HCN+ NaHCO3

【解析】(1)已知:①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= —574kJ/mol

②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= —1160kJ/mol

③H2O(g)=H2O(l) △H= —44kJ/mol

根據蓋斯定律，由×①+×②+2×③得反應CH4(g)+2NO2(g) = N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=×（—574kJ/mol）+×（—1160kJ/mol）+2×（—44kJ/mol）=-955 kJ/mol；(2) ①A.恒容條件下增大壓強向氣體體積縮小的逆反應方向移動， Kp減小，選項A錯誤；B.若測得容器內3v(NH3)=2v (H2O)時，沒有說明正逆反應速率，無法確定正逆反應速率相等，故不能說明反應已達平衡，選項B錯誤；C.通入一定量的氮氣，對于反應I各反應物的濃度不變，則化學反應速率不變，選項C錯誤；D.達到平衡時各氣體的物質的量不變，體系的壓強不再變化，選項D正確。答案選D；②該催化劑在低溫時生成的氮氣較少，故選擇反應II；③NO和N2的平衡濃度是0.2mol/L，NH3的平衡濃度是（1-0.2×3）mol/L=0.4mol/L，O2的平衡濃度是（2-0.2×-1.5×2）mol/L=1.45mol/L，水的平衡濃度是（0.2×1.5+0.2×3）mol/L=0.9mol/L，所以K=；A、該反應△H<0，降低溫度平衡右移，轉化率提高，選項A正確；B、相當于增大壓強，平衡左移，轉化率降低，選項B錯誤；C、增大NH3和O2的初始投料比，氨氣的轉化率反而降低，選項C錯誤；D、充入一定量的氦氣，恒壓條件下，容器體積增大，反應物的分壓減小，平衡向氣體體積增大的方向移動，轉化率增大，選項D正確。答案選AD；（3）25℃時，測得等體積等濃度的HCN和NaCN的混合溶液pH=11,則HCN的電離小于NaCN的水解，c(Na+)、c(H+)、c(CN—)、c(OH—)、c(HCN)濃度由大到小順序為c(HCN)>c(Na+)>c(CN—)>c(OH—)>c(H+)；電離常數越大，則說明該酸酸性越強。由表數據可知，酸性比較：H2CO3 >HCN>HCO3- ，所以根據強酸制弱酸原理，往NaCN溶液中通入少量CO2 發生的化學方程式為NaCN＋H2O＋CO2=HCN＋NaHCO3。