Question

14．硫、碳、氮等元素及其化合物與人類(lèi)的生產(chǎn)生活密切相關(guān)，其中．硫酸、氨氣、硝酸都是重要的化工原料．而SO₂、NO、NO₂、CO等相應(yīng)氧化物又是主要的環(huán)境污染物：
（1）過(guò)度排放CO₂會(huì)造成“溫室效應(yīng)”，而煤的氣化是高效、清潔利用煤炭的重要途徑．煤綜合利用的一種途徑如圖1所示．

已知：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）  AH₁=+131.3kJ•mol^-
C（s）十2H₂0（g）=C0₂（g）+2H₂（g）  AH₂=+90kJ•mol^-
則一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1．
（2）298K時(shí)．將氨氣放入體積固定的密閉容器中使其發(fā)生分解反應(yīng)．當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后．改變其中一個(gè)條件X．Y隨X的變化符合圖2中曲線(xiàn)的是ab（填字號(hào)）：
a．當(dāng)X表示溫度時(shí)，Y表示氨氣的物質(zhì)的量
b．當(dāng)X表示壓強(qiáng)時(shí)．Y表示氨氣的轉(zhuǎn)化率
c．當(dāng)X表示反應(yīng)時(shí)間時(shí)．Y表示混合氣體的密度
d．當(dāng)x表示氨氣的物質(zhì)的量時(shí)．Y表示某一生成物的物質(zhì)的量
（3）燃煤產(chǎn)生的煙氣中的氮氧化物NO_x（主要為NO、NO₂）易形成污染．必須經(jīng)脫除達(dá)標(biāo)后才能排放：
能作脫除劑的物質(zhì)很多．下列說(shuō)法正確的是abd（填序號(hào)）：
a．用H₂O作脫除劑，不利于吸收含氮煙氣中的NO
b．用Na₂SO₃作脫除劑，O₂會(huì)降低Na₂SO₃的利用率
c．用CO作脫除劑，會(huì)使煙氣中NO₂的濃度增加
d．用尿素[CO（NH₂）₂]作脫除劑．在一定條件下能有效將NOx氧化為N₂
（4）在壓強(qiáng)為O．1MPa條件下，容積為V L的密閉容器中，amol CO與2amol H₂在催化劑作用下
反應(yīng)生成甲醇．反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），CO的平衡轉(zhuǎn)比率與溫度、
壓強(qiáng)的關(guān)系如圖3所示，則：
①P₁＜P₂（填“＞”“＜”或“=”）．
②在其他條件不變的情況下，向容器中增加a molCO與2amol H₂．達(dá)到新平衡時(shí)．CO的轉(zhuǎn)化率
增大（填“增大””減小”或“不變”．下同），平衡常數(shù)不變．
③在P1下、100℃時(shí)，CH₃OH（g）?CO（g）十2H₂（g）的平衡常數(shù)為$\frac{a{\;}^{2}}{V{\;}^{2}}$（用含a、V的代數(shù)式
表示）．
（5）①常溫下．若將2mol NH₃（g）和l mol CO₂（g）通入1L水中．可得pH=10的溶液，則該溶液中濃度最大的陰離子是CO₃^2-；
②常溫下，將O．01mol•L^- NaOH溶液和0.01mol•L^-（NH₄）₂SO₄溶液等體積混合．所得溶液pH為10，那么該混合液中c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=10^-2+10^-4-10^-10mol•L^-1（填準(zhǔn)確代數(shù)式．不能估算）．

Answer 1

分析 （1）C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.3kJ•mol^-1 ①
C（s）+2H₂O（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=+90kJ•mol^-1 ②
由蓋斯定律②-①得CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g），以此計(jì)算△H；
（2）a．隨溫度升高，平衡向吸熱即正反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的物質(zhì)的量逐漸減��；
b．隨壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積減小即逆反應(yīng)反應(yīng)移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率逐漸減小；
c．隨反應(yīng)進(jìn)行，密閉體積中混合氣體的密度自始至終不變；
d．隨氨氣的物質(zhì)的量增加，某一生成物的物質(zhì)的量逐漸增加；
（3）a．一氧化氮不易溶于，而二氧化氮易溶于水，反應(yīng)生成NO；
b．亞硫酸鈉不穩(wěn)定，易被氧氣氧化；
c．用CO作脫除劑，則氮氧化物得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
d．尿素[CO（NH₂）₂]中N元素化合價(jià)為-3價(jià)，具有還原性，在一定條件下能有效將NO_x轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓?br />（4）①相同溫度下，同一容器中，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則CO的轉(zhuǎn)化率增大；
②溫度容積不變，向該密閉容器再增加a mol CO與 2a mol H₂，等效為開(kāi)始加入2a mol CO與 4a mol H₂，體積擴(kuò)大1倍，平衡后增大壓強(qiáng)，再壓縮恢復(fù)到原來(lái)體積，增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
③該溫度下，平衡時(shí)n（CO）=amol×（1-0.5）=0.5amol，n（CH₃OH）=c（CO）（參加反應(yīng)）=amol×0.5=0.5amol，n（H₂）=2amol-2×amol×0.5=amol，則c（CO）=$\frac{0.5a}{V}$mol/L、c（CH₃OH）=$\frac{0.5a}{V}$mol/L、c（H₂）=$\frac{a}{V}$mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）×c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}{c（CH{\;}_{3}OH）}$計(jì)算；
（5）①將2mol NH₃（g）和l mol CO₂（g）通入1L水中，恰好生成碳酸銨，據(jù)此分析即可；
②依據(jù)電中性原則列出式子，代入數(shù)據(jù)計(jì)算即可．

解答 解：（1）C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.3kJ•mol^-1 ①
C（s）+2H₂O（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=+90kJ•mol^-1 ②
由蓋斯定律②-①得：
CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1
故答案為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1；
（2）a．當(dāng)X表示溫度時(shí)，平衡向吸熱即正反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的物質(zhì)的量逐漸減小，故a正確；
b．當(dāng)X表示壓強(qiáng)時(shí)，平衡向氣體體積減小即逆反應(yīng)反應(yīng)移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率逐漸減小，故b正確；
c．當(dāng)X表示反應(yīng)時(shí)間時(shí)，密閉體積中混合氣體的密度自始至終不變，故c錯(cuò)誤；
d．當(dāng)x表示氨氣的物質(zhì)的量時(shí)，某一生成物的物質(zhì)的量逐漸增加，故d錯(cuò)誤；
故答案為：ab；
（3）a．一氧化氮不易溶于，而二氧化氮易溶于水，反應(yīng)生成NO，不利于吸收含氮煙氣中的NO，故a正確；
b．亞硫酸鈉不穩(wěn)定，易被氧氣氧化，O₂會(huì)降低Na₂SO₃的利用率，故b正確；
c．用CO作脫除劑，被氧化，則氮氧化物得電子發(fā)生還原反應(yīng)，不會(huì)生成NO₂，煙氣中NO₂的濃度不增加，故c錯(cuò)誤；
d．尿素[CO（NH₂）₂]中N元素化合價(jià)為-3價(jià)，具有還原性，在一定條件下能有效將NO_x轉(zhuǎn)化為N₂．故d正確．
故答案為：abd；
（4）①相同溫度下，同一容器中，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則CO的轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)圖象知，p₁小于p₂，故答案為：＜；
②溫度容積不變，向該密閉容器再增加a mol CO與 2a mol H₂，等效為開(kāi)始加入2a mol CO與 4a mol H₂，體積擴(kuò)大1倍，平衡后增大壓強(qiáng)，再壓縮恢復(fù)到原來(lái)體積，增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)．該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，故向正反應(yīng)移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大．平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變．
故答案為：增大；不變；
③該溫度下，平衡時(shí)n（CO）=amol×（1-0.5）=0.5amol，n（CH₃OH）=c（CO）（參加反應(yīng)）=amol×0.5=0.5amol，n（H₂）=2amol-2×amol×0.5=amol，則c（CO）=$\frac{0.5a}{V}$mol/L、c（CH₃OH）=$\frac{0.5a}{V}$mol/L、c（H₂）=$\frac{a}{V}$mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）×c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}{c（CH{\;}_{3}OH）}$=$\frac{\frac{0.5a}{V}×（\frac{a}{V}）{\;}^{2}}{\frac{0.5a}{V}}$=$\frac{a{\;}^{2}}{V{\;}^{2}}$，故答案為：$\frac{a{\;}^{2}}{V{\;}^{2}}$；
（5）①將2mol NH₃（g）和l mol CO₂（g）通入1L水中，恰好生成碳酸銨，化學(xué)反應(yīng)方程式為：2NH₃+CO₂+H₂O=（NH₄）₂CO₃，故溶液中存在濃度最大的陰離子是碳酸根，故答案為：CO₃^2-；
②設(shè)兩種溶液體積均為V，混合后，該溶液中的陽(yáng)離子是：Na⁺、NH₄⁺和H⁺，陰離子是：OH^-和SO₄^2-，依據(jù)電中性原則有：c（Na⁺）+c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），故c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-）-c（H⁺）=2×$\frac{0.01mol/L×1L}{1L+1L}$+$\frac{10{\;}^{-14}}{10{\;}^{-10}}$-10^-10=0.01+10^-4-10^-10=10^-2+10^-4-10^-10，故答案為：10^-2+10^-4-10^-10．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查的是反應(yīng)的焓變判斷，熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，化學(xué)平衡的影響因素，氧化還原法除有毒氣體，可逆反應(yīng)轉(zhuǎn)化率隨溫度和壓強(qiáng)變化的曲線(xiàn)，要求學(xué)生具備依據(jù)圖象所給的信息獲取分析問(wèn)題的能力，還涉及平衡常數(shù)的計(jì)算、溶液中離子濃度大小比較以及電中性原則的應(yīng)用，有一定難度．