Question

（8分）减少污染、保护环境是全世界最热门的课题。

（1）为了减少空气中SO₂的排放，常采取的措施有：

将煤转化为清洁气体燃料。

已知：H₂(g)＋1/2O₂(g)==H₂O(g)  ΔH₁＝-241．8 kJ·mol^－1

C(s)＋1/2O₂(g)===CO(g)   ΔH₂＝－110．5 kJ·mol^－1

则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为：_________________________。

（2）CO在催化剂作用下可以与H₂反应生成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)。在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H₂，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①M、N两点平衡状态下，容器中总物质的物质的量之比为：n(M)总：n(N)总=     。

②若M、N、Q三点的平衡常数K_M、K_N、K_Q的大小关系为        。

（3）电化学降解NO^—的原理如图所示，电源正极为     （填“a”或“b”）；若总反应为4NO₃^-+4H⁺5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，则阴极反应式为_________________。

（4）已知25 ℃时，电离常数K_a(HF)＝3．6×10^－4，溶度积常数K_sp(CaF₂)＝1．5×10^－10。现向1000 L 1．5×10^－2mol/L CaCl₂溶液中通入氟化氢气体，当开始出现白色沉淀时，通入的氟化氢为____________ mol(保留3位有效数字)。

Answer

（1）C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) △H＝＋131．3k J/mol （2）①5：4 ②KM＝KN＞KQ

（3）a；2NO3－＋12H＋＋10e－＝N2↑＋6H2O （4）0．128

【解析】

试题分析：（1）已知①H2(g)＋1/2O2(g)==H2O(g) ΔH1＝-241．8 kJ·mol－1，②C(s)＋1/2O2(g)===CO(g) ΔH2＝－110．5 kJ·mol－1，则根据盖斯定律可知②—①即得到焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) △H＝＋131．3k J/mol。

（2）CO在催化剂作用下可以与H2反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。

①根据图像可知M、N两点平衡状态下CO的转化率分别是0．5和0．7，消耗CO分别是5mol、7mol，则根据方程式可知生成甲醇分别是5mol、7mol，消耗氢气分别是10mol和14mol，剩余氢气分别是10mol和6mol，因此容器中总物质的物质的量之比为：n(M)总：n(N)总＝。

②平衡常数只与温度有关系，则KM＝KN。根据图像可知在压强相等的条件下升高温度CO的转化率降低，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，则M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、KQ的大小关系为KM＝KN＞KQ。

（3）根据装置图可知a电极产生氧气，溶液中的氢氧根放电，即该电极是阳极，因此a是电源的正极；阴极产生氮气，因此若总反应为4NO3-+4H+5O2↑+2N2↑+2H2O，则阴极是硝酸根放电，电极反应式为2NO3－＋12H＋＋10e－＝N2↑＋6H2O 。

（4）已知25 ℃时，电离常数Ka(HF)＝3．6×10－4，溶度积常数Ksp(CaF2)＝1．5×10－10。

现向1000 L 1．5×10－2mol/L CaCl2溶液中通入氟化氢气体，当开始出现白色沉淀时，根据溶度积常数可知此时溶液中氟离子浓度为。根据HF的电离平衡常数可知溶液中HF的浓度是0．278×10—4mol/L，因此通入的氟化氢为（1．0×10—4mol/L +0．278×10—4mol/L）×1000L＝0．128 mol。

考点：考查盖斯定律、外界条件对平衡状态的影响及计算、电化学以及溶度积常数和电离平衡常数应用