Question

【題目】遵義市某些地區出現了不同程度的霧霾天氣，我校課題小組的同學對其進行了調查研究,

Ⅰ.課題小組研究發現,其中首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5，其主要來源為燃煤、機動車尾氣等。

(1)25℃時將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測溶液。測得該試樣所含水溶性無機離子的化學組分及其平均濃度如下表：

根據表中數據判斷試樣的pH=________。

Ⅱ.課題組就其酸性物質做進一步研究

一氧化氮、二氧化氮的研究

(1)一定條件下，將2molNO與2molO2置于恒容密閉容器中發生反應：

2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)，下列狀態能說明該反應達到化學平衡的是_______（填字母編號）。

A．混合氣體的密度保持不變 B．NO的轉化率保持不變

C．NO和O2的物質的量之比保持不變 D．O2的消耗速率和NO2的消耗速率相等

(2)活性炭可處理大氣污染物NO，反應原理為：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，T℃時，在2L密閉容器中加入0.100mol NO和2.030mol活性炭（無雜質），平衡時活性炭物質的量是2.000mol，則該溫度下的平衡常數為_________；達平衡時,若再向容器中充入0.04molNO,0.03molN2和0.03molCO2，則平衡________移動。（填“向左”“向右”或“不”）

III.一氧化碳、二氧化碳的研究

(1)CO或CO2在一定條件下可以用來合成甲醇。工業上常用CO和H2制備CH3OH的反應為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入2molCO和4molH2，一定條件下發生上述反應，測得CO(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。從反應開始到5min，用H2表示的平均反應速率v(H2)=_____。

(2)碳與水蒸氣反應制取H2的相關反應如下：

Ⅰ：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △ H=+131.0kJ/mol

Ⅱ：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △ H= - 43kJ/mol

Ⅲ：CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(S) △ H= - 178.3kJ/mol

①計算反應Ⅳ：C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)的△H=______kJ/mol；

對硫的氧化物的研究

②SO2可被Na2FeO4氧化而去除污染，工業上用Fe和石墨作電極電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4。寫出電解過程中陽極發生的電極反應________。

Answer 1

【答案】4 BC （或0.5625） 不 0.6mol/(Lmin) -90.3； Fe-6e+8OH-=FeO42-+4H2O

【解析】

Ⅰ.(1)根據溶液中電荷守恒計算；

II.(1)根據平衡時任何一組分的物質的量不變，物質的濃度不變，物質是平衡含量不變分析判斷；

(2)根據平衡常數的表達式書寫、計算；并根據濃度商與化學平衡常數大小判斷平衡移動方向；

III.(1)先根據圖示計算出CO的反應速率，然后根據H2、CO的反應關系計算出H2表示的化學反應速率；

(2)①根據蓋斯定律，將已知的熱化學方程式疊加，可以得到相應反應的熱化學方程式；

②陽極Fe失去電子，發生氧化反應產生FeO42-。

Ⅰ.(1)溶液中電荷守恒：c(K+)+c(NH4+)+c(Na+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(NO3-)+c(Cl-)，將表中數據帶入可得4×10-6+2×10-5+6×10-6+c(H+)=2×4×10-5+3×10-5+2×10-5，解得c(H+)=1×10-4mol/L，所以溶液的pH=4；

II.(1)A.由于反應混合物都是氣體，物質的質量不變，容器的容積不變，所以混合氣體的密度始終保持不變，因此不能據此判斷反應是否處于平衡狀態，A錯誤；

B.若反應未達到平衡，NO的轉化率就會發生變化因此若NO的轉化率保持不變，反應處于平衡狀態，B正確；

C.NO和O2反應的物質的量的比是2:1，加入的物質的物質的量的比是1:1，因此若二者的物質的量之比保持不變，反應達到平衡狀態，C正確；

D.根據方程式可知：每反應消耗1個O2，會同時反應產生2個NO2，所以O2的消耗速率和NO2的消耗速率相等，則反應正向進行，未達到平衡狀態，D錯誤；

故合理選項是BC；

(2)可逆反應：C(s) + 2NO(g)N2(g)+CO2(g)，反應容器為2L

n(開始)mol 2.030 0.100 0 0

n(變化)mol 0.030 0.060 0.030 0.030

n(平衡)mol 2.000 0.040 0.030 0.030

則該反應的化學平衡常數K===0.5625；

當反應達到平衡后再加入0.04molNO、0.03molN2和0.03molCO2，Qc==0.5625=K，則平衡不移動；

III.(1)V(CO)==0.3 mol/(Lmin)，根據反應方程式中物質反應轉化關系可知V(H2)：V(CO)=2:1，所以V(H2)=2V(CO)=0.6 mol/(Lmin)；

(2)①Ⅰ：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △ H=+131.0kJ/mol

Ⅱ：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △ H= - 43kJ/mol

Ⅲ：CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(S) △ H= - 178.3kJ/mol

根據蓋斯定律，將I+II+III，整理可得C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g) △H=+131.0kJ/mol-43kJ/mol-178.3kJ/mol=-90.3 kJ/mol；

②以Fe為陽極，在電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4，電極反應式為Fe-6e+8OH-=FeO42-+4H2O。