Question

中国环境监测总站数据显示，颗粒物(PM_2.5等)为连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM_2.5、SO₂、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：

Ⅰ．改变煤的利用方式可减少环境污染，通常可将水蒸气通过红热的碳得到水煤气。

（1）已知：H₂（g）+1/2O₂（g）═H₂O（g） △H₁= —241.8 kJ•mol^-1

2C（s）+O₂（g）═2CO（g）        △H₂= —221 kJ•mol^-1

由此可知焦炭与水蒸气反应的热化学方程式为                                  

（2）煤气化过程中产生的有害气体H₂S可用足量的Na₂CO₃溶液吸收，该反应的离子方程式为       

（已知：H₂S：K_a1=1.3×10^－7，K_a2=7.1×10^－15；H₂CO₃：K_a1=4.4×10^－7，K_a2=4.7×10^－11）

（3）现将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中发生如下反应：CO(g）＋H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g）  ΔH，得到两组数据

实验组	温度℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡 所需时间/min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

该反应的H         0(填“＜”或“＞”）；若在900⁰C时，另做一组实验，在2L的恒容密闭容器中加入l0mol CO，5mo1 H₂O，2mo1 CO₂，5mol H₂，则此时ʋ_正       ʋ_逆（填“＜”，“＞”，“＝”）。

（4）一定条件下，某密闭容器中已建立A(g)＋B(g) 

C(g)＋D(g) △H＞0的化学平衡，其时间速率图像如右图，下列选项中对于t₁时刻采取的可能操作及其平衡移动情况判断正确的是       

A．减小压强，同时升高温度，平衡正向移动

B．增加B(g)浓度，同时降低C(g)浓度，平衡不移动

C．增加A(g)浓度，同时降低温度，平衡不移动

D．保持容器温度压强不变通入稀有气体，平衡不移动

Ⅱ．压缩天然气（CNG）汽车的优点之一是利用催化技术将NO_x转变成无毒的CO₂和N₂。

①CH₄(g)＋4NO(g)2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)        △H₁＜0

②CH₄(g) ＋2NO₂(g)N₂(g) ＋CO₂(g) ＋2H₂O(g)     △H₂＜0

（5）收集某汽车尾气经测量NO_x的含量为1.12%（体积分数），若用甲烷将其完全转化为无害气体，处理1×10⁴L（标准状况下）该尾气需要甲烷30g，则尾气中V (NO)︰V (NO₂)=         。

（6）在不同条件下，NO的分解产物不同。在高压下，NO在40℃下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图所示。写出Y和Z的化学式：                        

Answer

Ⅰ．（1）C(s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g） △H= +131.3 kJ•mol-1

（2）CO32－ + H2S = HCO3－+ HS－ （3）＜ ＜ （4）A Ⅱ．（5）1：1 （6）N2O、NO2

【解析】

试题分析：Ⅰ．（1）H2（g）+1/2O2（g）═H2O（g） △H1= —241.8 kJ•mol-1  ①、2C（s）+O2（g）═2CO（g） △H2= —221 kJ•mol-1 ②，利用盖斯定律将方程式变形：②÷2-①得 C（s）+H2O（g）=H2（g）+CO（g）△H= +131.3 kJ•mol-1 ；

（2）由于Ka2=7.1×10-15＜Ka1=1.3×10-7＜Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.7×10-11＞Ka2=1.3×10-7，所以氢硫酸能够与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠和硫氢化钠，反应的离子方程式为CO32－ + H2S = HCO3－+ HS－；（3）根据表格提供的信息，CO(g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

650℃时，初始浓度 2mol/L 1mol/L 0 0

转化浓度 0.8mol/L 0.8mol/l 0.8mol/l 0.8mol/l

平衡浓度 1.2mol/L 0.2mol/L 0.8mol/l 0.8mol/l

所以平衡常数K＝（0.8×0.8）÷（0.2×1.2）＝2.67

900℃时 CO(g）＋ H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

初始浓度 1mol/L 0.5mol/L 0 0

转化浓度 0.2mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l 0.2mol/l

平衡浓度 0.8mol/L 0.3mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l

平衡常数K=（0.2×0.2）÷（0.8×0.3）＝0.167

温度升高，K值减小，说明平衡逆向移动，则该反应为放热反应，ΔH < 0。

若在900℃时，另做一组实验，在此容器中加入l0mol CO,5mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2，则此时Q=（1×2.5）÷（2.5×5）= 0.2＞0.17，这说明反应向逆反应方向进行，因此υ正＜υ逆。

（4）由图像可知，正反应速率增大，逆反应速率减小，再次达到平衡时，正逆反应速率相等且与原平衡速率相等，A．减小压强，V（正）、V（逆）同时减小，该反应是气体体积不发生变化的可逆反应，平衡不移动，升高温度，V (正)、V (逆)同时增大，正反应速率增幅大于逆反应速率，平衡正向移动，A项正确；B．增加B(g)浓度，V（正）增大，降低C(g)浓度，V (逆)减小，平衡向正反应方向移动，B项错误；C．增加A(g)浓度，V (正)增大，V (逆)不变，降低温度，V (正)、V (逆)均减小，V (正)减小的多，平衡移动方向取决于谁的影响为主，C项错误；D.保持容器温度压强不变通入稀有气体，相当于减小压强，平衡不移动，但V（正）、V（逆）反应速率均减小，D项错误；答案选A。

Ⅱ．（5）1×104L（标准状况下）尾气中含NOx的体积为：1×104L×1.12% = 112L，NOx的物质的量为：112L÷22.4L/mol=5mol。设NO和NO2的物质的量分别为x、y mol，根据反应化学方程式①和②：

① CH4(g) ＋ 4NO2(g) 4NO(g) ＋ CO2(g)＋2H2O(g)

16g 4 4

m1 y y m1 = 4y

② CH4(g) ＋ 4NO(g) 2N2(g) ＋ CO2(g)＋2H2O(g)

16g 4

m2 (x+y) m2 = 4(x+y)

则： x+y = 5；4(x+y)+ 4y = 30，解得：x =2.5 mol = 2.5 mol，尾气中V(NO)︰V(NO2) = 1:1 。

（6）NO在40℃下分解生成两种化合物，根据元素守恒可知生成的为N的氧化物，氮元素的氧化物有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5，由图象可知3molNO生成两种氮的氧化物各为1mol，其反应方程式为:3NO=Y+Z，根据原子守恒可知为N2O、NO2。

考点：考查盖斯定律的应用，离子方程式的书写，化学平衡常数的计算，影响平衡的因素等知识。