Question

【題目】取等物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液兩份A和B,每份10 mL,分別向A、B中通入不等量的CO2,再繼續(xù)向兩溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的鹽酸,標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生的CO2氣體體積與所加的鹽酸溶液體積之間的關(guān)系如圖所示,試回答下列問題：

（1）原NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為_______________。

（2）曲線A表明,原NaOH溶液中通入CO2后,所得溶液中的溶質(zhì)成分是____________，其物質(zhì)的量之比為___。

（3）曲線B表明,原NaOH溶液中通入CO2后,所得溶液加鹽酸后產(chǎn)生CO2氣體體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)的最大值為____mL。

（4）硝酸廠常用催化還原方法處理尾氣。CH4在催化條件下可以將NO2還原為N2。

已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－889.6 kJ·mol－1①

N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)ΔH＝＋67.7 kJ·mol－1②

則CH4還原NO2生成水蒸氣和氮?dú)獾臒峄瘜W(xué)方程式是_____________。

Answer 1

【答案】0.75mol/LNaOH與Na2CO33：1112mLCH4(g)＋2NO2(g)= N2(g)＋2H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝-956.3 kJ·mol－1

【解析】

（1）加入75mL鹽酸時(shí)二氧化碳的體積達(dá)最大，此時(shí)溶液為氯化鈉溶液。根據(jù)氯離子、鈉離子守恒，所以n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.075mL×0.1mol/L=0.0075mol，

所以c（NaOH）==0.75mol/L；

（2）CO2與NaOH反應(yīng)為①CO2+NaOH=NaHCO3，②CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，當(dāng)n（CO2）：n（NaOH）≥1，反應(yīng)按①進(jìn)行，等于1時(shí)，CO2、NaOH恰好反應(yīng)生成NaHCO3；大于1時(shí)，生成生成NaHCO3，CO2有剩余；

當(dāng)＜n（CO2）：n（NaOH）＜1，反應(yīng)按①②進(jìn)行，CO2、NaOH反應(yīng)，無剩余，生成物為NaHCO3、Na2CO3；

當(dāng)n（CO2）：n（NaOH）≤，反應(yīng)按②進(jìn)行，等于，時(shí)，CO2、NaOH恰好反應(yīng)生成Na2CO3；小于時(shí)，生成Na2CO3，NaOH有剩余；

由曲線A可知從60mL到75mL為碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)方程式為NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，所以n（NaHCO3）=n（HCl）=（0.075-0.06）L×0.1mol/L=1.5×10-3mol，根據(jù)C原子守恒，所以n（CO2）=n（NaHCO3）=1.5×10-3mol，由（1）可知，n（NaOH）=0.0075mol，所以n（CO2）：n（NaOH）=1.5×10-3mol：0.0075mol=1：5，小于1：2，所以反應(yīng)按②進(jìn)行，NaOH有剩余，溶液中溶質(zhì)為Na2CO3和NaOH。根據(jù)C原子守恒，所以n（Na2CO3）=n（CO2）=1.5×10-3mol，再根據(jù)鈉離子守恒，得溶液中氫氧化鈉的物質(zhì)的量為0.0075mol-1.5×10-3mol×2=0.0045mol，所以溶液中NaOH與Na2CO3的物質(zhì)的量之比為0.0045mol：1.5×10-3mol=3：1；

（3）由曲線B可知從25mL到75mL為碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，反應(yīng)方程式為NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，所以n（CO2）=n（HCl）=（0.075ml-0.025ml）×0.1mol/L=0.005mol，所以CO2氣體體積為0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL；

（4）已知：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－889.6 kJ·mol－1；

②N2(g)＋2O2(g)==2NO2(g) ΔH2＝＋67.7 kJ·mol－1；

根據(jù)蓋斯定律，由①-②得反應(yīng)：CH4(g)＋2NO2(g)= N2(g)＋2H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－889.6 kJ·mol－1-67.7 kJ·mol－1=-956.3 kJ·mol－1；則CH4還原NO2生成水蒸氣和氮?dú)獾臒峄瘜W(xué)方程式是CH4(g)＋2NO2(g)= N2(g)＋2H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝-956.3 kJ·mol－1。