Question

（1）常溫下，將2種一元酸分別和NaOH溶液等體積混合，實驗數據如下：

組別	一元酸	NaOH	pH
甲	c(HX)=0.1mol/L	c(NaOH)=0.1mol/L	pH=9
乙	c(HY)=c1mol/L	c(NaOH)=0.1mol/L	pH=7

 
①甲組實驗的混合溶液中離子濃度由大到小順序為                            。由水電離出的c(OHˉ)=                   mol/L。
②乙組實驗中HY為強酸，則HY溶液的c₁        （填“<”、“=”或“>”）0.1。
（2）汽車使用乙醇汽油并不能減少NO_x的排放，這使NO_x的有效消除成為環保領域的重要課題。某研究小組在實驗室以Ag－ZSM－5為催化劑，測得NO轉化為N₂的轉化率隨溫度變化情況和n(NO)/n(CO)比例變化情況如下圖。

①為達到NO轉化為N₂的最佳轉化率，應該選用的溫度和n(NO)/n(CO)比例分別為                 、                。
②用C_xH_y（烴）催化還原NO_x也可消除氮氧化物生成無污染的物質。CH₄與NO₂發生反應的化學方程式為                                                    。
（3）工業上一般在恒容密閉容器中采用下列反應合成甲醇：
CO(g)  +  2H₂(g)    CH₃OH(g)      △H
下表所列數據是該反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）。

溫度	523K	573K	623K
平衡常數(K)	2.041	0.270	0.012

 
①由表中數據判斷△H        0（填“<”、“=”或“>”）。
②某溫度下，將2molCO和6molH₂充入2L的密閉容器中，充分反應10min后，達到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L，則此時的溫度為          。
③請在下列坐標中畫出②中求得該溫度下CO、H₂和CH₃OH的濃度隨時間變化的曲線，并進行適當的標注。

Answer 1

（17分）（1）①c(Na⁺)>c(Xˉ)>c(OHˉ)>c(H⁺)（2分）     10ˉ⁵（2分）  ②=（1分）
（2）①900K（1分，不寫單位或900℃不給分）  n(NO)/n(CO)=1（1分，只寫1也給分）
②CH₄+2NO₂CO₂+N₂+2H₂O（2分，化學式錯不給分，系數錯扣1分，不寫條件不扣分，用等號不扣分）
（3）①<（2分）      ②523K（2分，不寫單位或523℃不給分）
③

（3分，每條曲線1分，標注錯或坐標數值錯不給分）

試題分析：（1）①HX與NaOH恰好完全中和，所得NaX溶液pH=9，說明NaX是強堿弱酸鹽，HX是弱酸；由于電離程度NaX>H₂O，前者電離出的Xˉ部分水解，則混合溶液中c(Na⁺)>c(Xˉ)>c(OHˉ)>c(H⁺)；H₂OOHˉ+H⁺，NaX能促進水的電離平衡右移，則水電離出的c(OHˉ)>10ˉ⁷mol/L，由pH=9可知溶液中c(H⁺)=10ˉ⁹mol/L<10ˉ⁷mol/L，由水的離子積可知，溶液中的c(OHˉ)=K_w/ c(H⁺)=10ˉ⁵mol/L>10ˉ⁷mol/L，所以混合溶液中水電離出的c(OHˉ)=10ˉ⁵mol/L；②HY是強酸，則NaY是強酸強堿鹽，混合溶液pH=7，說明HY與NaOH恰好完全中和，則c(HY)=c(NaOH)=0.1mol/L，所以c₁=0.1；（2）①讀圖可知，相同溫度下，n(NO)/n(CO)越大，NO的轉化率越小；投料比最小時，溫度越高，NO轉化率越大，但是 900K時NO轉化率已經接近100%，再升高溫度，需要消耗更多的能量，NO轉化率卻增加不大，得不償失，因此最佳溫度和投料比分別為900K、n(NO)/n(CO)=1；②根據題意可知反應產物為CO₂、N₂、H₂O，假設甲烷的系數為1，根據碳、氫、氧、氮原子個數守恒配平可得反應式：CH₄+2NO₂CO₂+N₂+2H₂O；（3）①根據表中信息推斷，升高溫度平衡常數減小，前者說明平衡向吸熱方向移動，后者說明平衡向逆反應方向移動，則逆反應是吸熱反應，所以正反應是△H<0的放熱反應；②根據各組分的變化濃度之比等于系數之比，可求平衡濃度：
CO(g)  +  2H₂(g)    CH₃OH(g)
起始濃度/mol?Lˉ¹    1         3              0
變化濃度/mol?Lˉ¹    0.8        1.6             0.8
平衡濃度/mol?Lˉ¹    0 .2        1.4            0.8
K=c(CH₃OH)/[c(CO)?c²(H₂)]=" 0.8/[0" .2×1.4²]=2.041
與表中數據對比可知，平衡時溫度為523K。
③畫圖要點：a、起點時，t=0，c(CO)=1mol/L，c(H₂)=3mol/L，c(CH₃OH)=0；b、平衡點或拐點時，t=10min，c(CO)=0.2mol/L，c(H₂)=1.4mol/L，c(CH₃OH)=0.8mol/L；c、起點至平衡點或拐點時，反應物濃度逐漸減小，生成物濃度逐漸增大，且各組分的變化濃度之比等于化學方程式中相應的系數之比；平衡點或拐點之后，各組分的濃度保持不變。