Question

（20分）近年来大气问题受到人们越来越多的关注。按要求回答下列问题：

Ⅰ．实现反应CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)，△H₀，对减少温室气体排放和减缓燃料危机具有重要意义。在2L密闭容器中，通入5mol CH₄与5mol CO₂的混合气体，一定条件下发生上述反应，测得CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图。

则p₁、p₂、p₃、p₄由大到小的顺序       ，该反应的正反应是______(填“吸热”或“放热”)反应，当1000℃甲烷的转化率为80%时，该反应的平衡常数K=________。

Ⅱ．PM2.5污染与直接排放化石燃烧产生的烟气有关，化石燃料燃烧同时放出大量的SO₂和NOx。

（1）处理NO_x的一种方法是利用甲烷催化还原NO_x。

CH₄(g) + 4NO₂(g) = 4NO(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)  △H₁=－574kJ·mol^－1

CH₄(g) + 4NO(g) = 2N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)   △H₂=－1160kJ·mol^－1

CH₄(g) + 2NO₂ (g) = N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)  △H₃

则△H₃=                ，如果三个反应的平衡常数依次为K₁、K₂、K₃，则K₃=__________(用K₁、K₂表示)

（2）实验室可用NaOH溶液吸收SO₂，某小组同学在室温下，用pH传感器测定向20mL0．1mol·L^－1NaOH溶液通入SO₂过程中的pH变化曲线如图所示。

①ab段发生反应的离子方程式为________________。

②已知d点时溶液中溶质为NaHSO₃，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序为_______，如果NaHSO₃的水解平衡常数K_h=1×10^-12mol·L^－1，则该温度下H₂SO₃的第一步电离平衡常数Ka=________________。

Answer

Ⅰ．p4＞p3＞p2＞p1；吸热，1024mol2·L－2；

Ⅱ．（1）－867kJ·mol－1；K3=

（2）①SO2+2OH－=SO32－+H2O

②c(Na+)＞c(HSO3－)＞c(H+)＞c(SO32－)＞c(OH－)，

10－2mol·L－1

【解析】

试题分析：I.由图可知，温度降低，转化率下降，则可知该反应为吸热反应，反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)为体积增大的反应，压强增大，平衡逆移，故有p4＞p3＞p2＞p1；

CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

始 5mol 5mol 0 0

转 4mol 4mol 8mol 8mol

平 1mol 1mol 8mol 8mol

平衡浓度：0.5mol/L 0.5mol/L 4mol/L 4mol/L

所以：K==1024mol2/L2

II.（1）CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=－574kJ·mol－1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=－1160kJ·mol－1

CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H3

那么△H3==-867kJ/mol

因△H3=，那么K3=

（2）向20mL0．1mol·L－1NaOH溶液通入SO2，由过程中的pH变化曲线可知。a-b段发生的反应是二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，，离子方程式为SO2+2OH－=SO32－+H2O；d点时溶液中溶质为NaHSO3，溶液显酸性，离子浓度的大小关系为：c(Na+)＞c(HSO3－)＞c(H+)＞c(SO32－)＞c(OH－)；当NaHSO3的水解平衡常数Kh=1×10-12mol·L－1，则Ka==10-2mol/L。

考点：反应热的计算，平衡常数的计算，离子方程式的书写，离子浓度大小的比较