Question

【題目】節能減排措施是我國“十一五”期間提出的政策措施。

(1)煤的燃燒，會產生大量有害氣體。將煤轉化為水煤氣，可有效降低排放。

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=－393.5 kJ·mol－1

H2(g)+ O2(g)=H2O(g) △H=－242.0kJ·mol－1

CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=－283.0kJ·mol－1

根據以上數據，寫出C(s)與水蒸氣反應生成CO和H2的熱化學方程式___________。

(2)汽車尾氣的排放是大氣污染物的重要來源，其中含有NO氣體。根據資料顯示用活性炭還原法可以處理氮氧化物，某硏究小組向固定容積的密閉容器中加入一定量的活性炭和NO發生反應C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g) △H=－574kJ·mol－1，并在溫度T時將所測反應數據制成下表：

①0到10min內，NO的平均反應速率v(NO)=___________mol·L－1·min－1。

②下列數據不再變化可表示該反應達到平衡的是___________。

a.容器內壓強 b．混合氣體的平均摩爾質量 c．混合氣體的密度

③若容器改為可變容積容器，達平衡后改變某一條件，一段時間后，反應再次達到原平衡，請寫出可能改變的條件是___________(任寫一種)。

(3)在某溫度T時能同時發生反應：

2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g) K1

N2O4(g)2NO2(g) K2

若向一體積固定為2L的密閉容器內加入N2O52mol，一段時間后，容器內的反應達到平衡，此時n(NO2)=0.4mol，已知K2=0.1，請計算出K1=___________。

(4)一定條件下，將汽車尾氣通入到氫氧化鈉溶液，尾氣中氮的氧化物可以轉化為亞硝酸鈉，工業上可以用亞硝酸鈉來制備亞硝酸。已知，25℃時亞硝酸(HNO2)、亞硫酸(H2SO3)的電離平衡常數分別如下：

	Ka1	Ka2
亞硝酸（HNO2）	7.1×10-4
亞硫酸（H2SO3）	1.54×10-2	1.02×10-7

請回答下列問題

①常溫下，將0.1mol·L－1的亞硝酸稀釋100倍，c(H+)將___________(填“不變”、增大”、“減小”)；Ka值將(填“不變”、“增大”、“減小”)___________。

②下列離子方程式能發生的是___________(填字母)。

a．NO2－+SO2+H2O=HNO2 +HSO3－ b． 2HNO2+SO32－=2NO2－+SO2↑+H2O

c．2NO2－+SO2 +H2O=2HNO2 +SO32－ d． HNO2+SO32－= NO2－+ HSO3－

Answer 1

【答案】C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g) △H=＋131.5kJ·mol－1 0.048 bc 加圧或減壓或增加NO濃度等 0.16 減小 不變 ad

【解析】

(1)利用蓋斯定律求反應熱；

(2) ①反應速率的求解，利用公式；

②平衡狀態的標準，抓住變化的量不變，即可表示平衡；

③氣體體積不變的反應的等效平衡；

(3)三等式求平衡常數；

(1)C(s)與H2O(g)的反應方程式為C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)，該反應等于反應①－②－③，△H=△H1－△H2－△H3=-393.5-（-242.0）-（-283.0）kJ·mol－1=＋131.5kJ·mol－1；答案為C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g) △H=＋131.5kJ·mol－1；

(2) ①0到10min內,NO的濃度從1mol·L－1降低到了0.52mol·L－1，降低了0.48mol·L－1，，答案為0.048；

②容器內發生的反應為C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)，a.C是固體，反應前后氣體的物質的量不變。在相同條件下，物質的量之比等于壓強之比,氣體的物質的量不變，則壓強一直都沒有變，因此a不能說明反應已經達到平衡；b.，由于C是固體，氣體的總質量發生變化，所以平均摩爾質量發生變化，當它不變的時候，說明平衡，b符合要求；c.,由于C是固體，氣體的總質量發生變化，所以密度發生變化，當它不變的時候，說明平衡,c符合要求。答案為bc；

③若容器變為容積可變的容器，但是反應前后氣體的物質的量不變，壓強的改變不會影響平衡的移動，所以可以改變壓強，壓縮體積或者擴大體積；另外C是固體，增大反應物NO的濃度，平衡正向移動，達平衡后與原平衡等效，平衡不移動，答案：加圧或減壓或增加NO濃度等；

(3) 體積為2L，n(NO2)=0.4mol，c(NO2)=0.2mol·L－1。已知K2=0.1，， 則c(N2O4)=0.4mol·L－1， n(N2O4)=0.8mol。為了生成NO2 0.4mol，需要消耗N2O4為0.2mol，加上剩余的N2O4，則N2O5分解一共生成了1molN2O4，生成N2O5和O2的比例為2：1，則生成的氧氣為0.5mol。

2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)

開始的物質的量 2 0 0

轉化的物質的量 1 1 0.5

平衡的物質的量 1 0.8 0.5

體積為2L，

答案為0.16；

(4) ①加水稀釋，雖然能促進電離，但是離子濃度還是比原來的小，稀釋后，溫度沒有發生改變，電離平衡常數不變，答案為減小 不變；

②通過亞硝酸和亞硫酸的電離平衡常數的對比，HNO2、H2SO3、HSO3－的酸性排序為H2SO3>HNO2>HSO3－；反應為強酸制弱酸。a.SO2和H2O反應生成H2SO3，與NO2－反應，生成HNO2和HSO3－，HNO2的酸性比HSO3－的強，a正確；b.HNO2的酸性比H2SO3的弱，不能弱酸制取強酸，b錯誤；c.產物中HNO2會與SO32－反應生成HSO3－，c項錯誤，d正確；答案選ad。