Question

【題目】氮氧化物(NOx)是嚴重的大氣污染物，能引起霧霾、光化學煙霧、酸雨等環境問題。回答下列問題

（1）利用甲烷催化可還原NOx，相關反應如下

N2（g）+O2（g）=2NO（g） △H=+180.5kJ·mol-1

CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（l） △H=-574kJ·mol-1

CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（l） △H=-1160kJ·mol-1

寫出常溫常壓下，甲烷完全燃燒的熱化學方程式：_______。

（2）在催化劑條件下，可發生反應2NO(g)+2CO(g)＝N2(g)+2CO2(g)。分別在T1、T2兩個溫度下，向容積均為2L的甲、乙兩個恒容密閉容器中分別充入0.20 mol NO(g)和0.20 mol CO(g)。反應過程中兩容器中CO2的物質的量濃度隨時間的變化關系如圖所示。

①甲容器中，用NO表示5min內反應速率為_____。

②T1___(填“＞”或“＜”)T2，該反應是_____(填“吸熱”或“放熱”)反應。

③T2溫度時，該反應的平衡常數是_____L/mol(結果保留小數點后兩位)，與T2時相比，T1溫度時的平衡常數更___(填“大”或“小”)。

④乙容器達到平衡后，再充入0.10mlNO和0.10molCO2，此時υ(正)___(填“＞”或“＜”)v(逆)。

（3）NO2和NO的混合物可被NaOH吸收生成 NaNO2。已知HNO2是一元弱酸，寫出NaNO2溶液中離子濃度的大小關系：___。常溫下，pH＝9的NaNO2溶液中，c(Na+)—c(NO2-)＝_______(列出數學計算式)。

Answer 1

【答案】CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=799kJ·mol1 0.01mol/L·min ＞ 放熱 42.19 小 ＞ c(Na+)＞c(NO)＞c(OH)＞c(H+) 105109

【解析】

（1）CH4在常溫常壓下，甲烷完全燃燒的化學方程式為CH4＋2O2=CO2＋2H2O(l)，①N2（g）+O2（g）=2NO（g），②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（l），②＋2×①，△H=(－1160kJ·mol－1+2×180.5kJ·mol－1)=－799kJ·mol－1，即CH4燃燒的熱化學反應方程式為CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=799kJ·mol1；

答案是CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=799kJ·mol1；

（2）①甲容器中生成CO2濃度為0.05mol·L－1，則消耗NO的濃度為0.05mol·L－1，根據化學反應速率的數學表達式，v(NO)==0.01mol/(L·min)；

答案為0.01mol/(L·min)；

②甲先達到平衡，說明甲的溫度高于乙，即T1>T2；根據圖像，隨著溫度升高，CO2濃度降低，即平衡向逆反應方向移動，推出該反應的正反應方向為放熱反應；

答案是>；放熱反應；

③ 2NO＋2CON2＋2CO2

起始（mol/L）：0.10 0.10 0 0

變化： 0.06 0.06 0.03 0.06

平衡： 0.04 0.04 0.03 0.06 根據平衡常數的表達式，K=，代入數值得出：K=42.19；該反應為放熱反應，溫度越高，化學平衡常數越小，因此T1溫度時的平衡常數小；

答案為42.19；小；

④在通入0.10molNO和0.1molCO2，此時NO的濃度為0.09mol·L－1，CO的濃度為0.04mol·L－1，N2濃度為0.03mol·L－1，CO2的濃度為0.11mol·L－1，濃度商Qc==≈28<42.19，反應向正反應方向移動，即v(正)>v(逆)；

答案是>；

（3）NaNO2為強堿弱酸鹽，NO3－發生水解，溶液顯堿性，因鹽類水解程度微弱，因此離子濃度大小比較：c(Na＋)>c(NO2－)>c(OH－)>c(H＋)；利用電荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(NO2－)，有c(Na＋)－c(NO2－)=c(OH－)－c(H＋)=(10 －5－10－9)；

答案是：c(Na＋)>c(NO2－)>c(OH－)>c(H＋)；(10 －5－10－9)。