Question

（15分）运用化学反应原理分析解答以下问题

（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4L容器中通人6 mol CO₂、6 molCH₄ ，发生如下反应：CO₂(g)+CH₄(g) 2CO(g)+2H₂(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表：

物质	CH4	CO2	CO	H2
体积分数	0.1	0.1	0.4	0.4

①此温度下该反应的平衡常数K=___________.

②若再向容器中同时充入2．0molCO₂、6．0 molCH₄ 、4．0 molCO和8．0 molH₂ ，则上述平衡向_____（填“正反应”或“逆反应”）方向移动。

（2）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应为：

已知：① NO₂(g)+SO₂(g) SO₃(g)+NO(g)     ΔH= —41.8KJ·mol^-1

②2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)   ΔH= —196.6KJ·mol^-1

①写出NO和O₂反应生成NO₂的热化学方程式__________。

②一定温度下，向2L恒容密闭容器中充人NO₂和SO₂各1 mol，5min达到平衡，此时容器中NO和NO₂的浓度之比为3：1，则NO₂的平衡转化率是_________。

（3）常温下有浓度均为0.1 mol/L的四种溶液：①Na₂CO₃、②NaHCO₃、③HCl、④NH₃.H₂O。

①有人称溶液①是油污的“清道夫”，原因是_________（用离子方程式解释）

②上述溶液中，既能与氢氧化钠反应，又能和硫酸反应的溶液中离子浓度由大到小的顺序为__________。

③向④中加入少量氯化铵固体，此时c(NH₄⁺)/ c(OH^-)的值_________（填“增大”“减小”或“不变”）。 ④若将③和④的溶液混合后溶液恰好呈中性，则混合前③的体积_________④的体积（填“大于”小于”或“等于”）

⑤将10 mL溶液③加水稀释至100 mL，则此时溶液中由水电离出的c( H^＋)=___________。

Answer

（1）①64；②逆反应；（2）2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)；ΔH=-113.0kJ·mol-1；75%；

（3）①CO32-+H2OHCO3-+OH-；②c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-)；

③增大；④小于；⑤10-12mol·L-1

【解析】

试题分析：①在反应开始时，c(CO2)=c(CH4)=6mol÷4L=1.5mol/L，假设在反应过程中，消耗掉的c(CO2)=c(CH4)=xmol/L，则在平衡时各种物质的浓度分别是：c(CO2)=c(CH4)=（1.5-x）mol/L，c(CO)=c(H2)=2xmol/L，由于平衡时CO2的体积分数是0.1，所以（1.5-x）÷（3+2x）=0.1,解得x=1mol/L，此温度下该反应的平衡常数K=；②若再向容器中同时充入2.0molCO2、6.0 molCH4 、4.0 molCO和8.0 molH2，则Qc=,所以上述平衡向逆反应方向移动；（2）①：②-①×2，整理可得：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)；ΔH=-113.0kJ·mol-1；②根据N元素守恒，若充人NO21mol, 达到平衡，此时容器中NO和NO2的浓度之比为3：1，则NO2的转化的物质的量占总物质的量的3/4,所以NO2平衡转化率是(3÷4)×100%=75%;（3）①有人称溶液①Na2CO3是油污的“清道夫”，原因是Na2CO3是强碱弱酸盐，在溶液中，CO32-发生水解反应，消耗水电离产生的H+。使溶液显碱性，而油脂在碱性条件下发生水解反应产生可溶性的物质，因此可以清洗油污，用离子方程式表示为CO32-+H2OHCO3-+OH-；②上述溶液中，既能与氢氧化钠反应，又能和硫酸反应的溶液是NaHCO3，该盐是强碱弱酸盐，HCO3-发生水解反应而消耗，所以c(Na+)>c(HCO3-), HCO3-水解消耗水电离产生H+，使溶液显碱性，c(OH-)>c(H+)，HCO3-还会发生电离作用，但是水解大于电离，而且在溶液中水还会电离产生H+所以c(H+)>c(CO32-)；盐水解的程度是微弱的，主要还是以盐电离产生的离子存在，所以c(HCO3-)>c(OH-)，故溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(HCO3-) >c(OH-)>c(H+)>c(CO32-)；③在④的NH3.H2O存在电离平衡：NH3.H2ONH4++OH-；向其中加入少量氯化铵固体，c(NH4+)增大，电离平衡逆向移动，c(OH-)减小，此时c(NH4+)/ c(OH-)的值增大；④若将③HCl和④NH3.H2O的溶液混合后溶液恰好呈中性，由于二者的物质的量浓度相等，若二者等体积混合，则恰好完全反应产生NH4Cl，溶液显酸性，所以要使溶液显中性，则混合前③的体积要略小于④的体积；⑤将10 mL溶液③加水稀释至100 mL，在稀释过程中溶质的物质的量不变，稀释后溶液的浓度c(HCl)=( 10 mL×0.1mol/L)÷100ml=0.01mol/L，c(H+)=10-2mol/L，由于在该温度下水的离子积常数是Kw=1×10-14,则c(H+)(水)=c(OH-)=1×10-14÷10-2=1×10-12mol/L。

考点：考查热化学方程式的书写、盐溶液中离子浓度大小比较、外界条件对弱电解质电离平衡的影响的知识、化学平衡常数的计算、物质转化率的计算、电解质溶液中的水电离产生的离子浓度的计算的知识。