Question

【題目】研究CO2與CH4反應轉(zhuǎn)化為CO和H2，對減緩燃料危機、減少溫室效應具有重要的意義。

（1）已知：①2CO(g)+O2（g）＝2CO2(g) △H＝－566 kJ·mol-1②2H2(g)+O2（g）＝2H2O(g) △H＝－484kJ·mol-1

③CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(g) △H＝－890kJ·mol-1則CH4(g)+CO2(g)= 2CO(g)+2H2(g)△H＝___kJ·mol-1。

（2）在密閉容器中通入物質(zhì)的量濃度均為nmol的CH4與CO2，在一定條件下發(fā)生反應CH4(g)+CO2(g)= 2CO(g)+2H2(g)，測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如下圖所示。

①下列事實能說明該反應一定達到平衡的是____。

a．CO2的濃度不在發(fā)生變化

b．V（CH4）=2v（CO）

c．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不發(fā)生變化

d．CO與H2的物質(zhì)的量比為1:1

②據(jù)圖可知，P1、P2、P3、P4由大到小的順序位______，理由是____。

③在壓強為P4、1100℃的條件下，用n和P4列式計算X電平衡常數(shù)Kp=____（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓*物質(zhì)的量分數(shù)）。

（3）工業(yè)上可用CO2與NH3合成制尿素的原料氨基甲酸銨（NH2COONH4）。氨基甲酸銨極易發(fā)生反應：NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+NH3·H2O，該反應在酸性條件下進行得更徹底。25℃時，向1L0.1molL-1的鹽酸中逐漸加入氨基甲酸銨粉末至溶液呈中性（忽略溶液體積變化），共用去0.052mol氨基甲酸銨。若此時溶液幾乎不含碳元素，則該溶液中c（NH4+）=____，NH4+水解平衡常數(shù)KA=____。

（4）控制溶液PH為9-10，用漂白粉可除去CN-、CI-廢水中的CN-，CN-被氧化為兩種無污染的氣體，寫出該反應的離子方程式____________。

Answer 1

【答案】（1）+160kJ·mol-1 （2）①ac②p4>p1>p2>p3反應前后氣體分子數(shù)增大，相同溫度下，壓強升高，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率降低③12.6p42

（3）0.1mol·L-14×10-9 （4）2CN-+5CIO-+H2O=2CO2↑+N2↑+5CI-+2OH-

【解析】

試題分析：（1）已知：①2CO(g)+O2（g）＝2CO2(g) △H＝－566 kJ·mol-1

②2H2(g)+O2（g）＝2H2O(g) △H＝－484kJ·mol-1

③CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(g) △H＝－890kJ·mol-1

則根據(jù)蓋斯定律可知③－②－①即得到CH4(g)+CO2(g)= 2CO(g)+2H2(g)的△H＝＋160kJ·mol-1。

（2）①a．CO2的濃度不在發(fā)生變化說明反應達到平衡狀態(tài)，a正確；b．v（CH4）=2v（CO）沒有指明反應的方向，氣味不能滿足反應速率之比是化學計量數(shù)制備，則沒有達到平衡狀態(tài)，b錯誤；c．氣體的質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量變化，因此混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不發(fā)生變化說明反應達到平衡狀態(tài)，c正確；d．CO與H2的物質(zhì)的量比為1:1不能說明反應達到平衡狀態(tài)，d錯誤，答案選ac。

②反應CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)為氣體分子數(shù)增加的反應，當溫度一定時，減小壓強，可增大CH4的轉(zhuǎn)化率，從圖像可知，相同溫度下，按p4、p1、p2、p3的順序CH4的轉(zhuǎn)化率增大，所以p4>p1>p2>p3。③在恒容密閉容器中通入n mol CH4與，n mol CO2，反應在圖象中X點的甲烷轉(zhuǎn)化率為50%，

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

起始量（mol） n n 0 0

變化量（mol） 0.8n 0.8n 1.6n 1.6n

平衡量（mol） 0.2n 0.2n 1.6n 1.6n

則P（CH4）=P（CO2）=

P（CO）=P（H2）=

Kp==12.6p42

（3）因為氨基甲酸銨極易水解成碳酸銨，即反應式為NH2COONH4（s）+H2O（NH4）2CO3，加入1L0.1mol/L的鹽酸溶液中直到溶液pH=7并且溶液中幾乎不含碳元素，所以溶液中只有H+、NH4+、OH-、Cl-，根據(jù)電荷守恒c（NH4+）=c（Cl-）=0.1mol/L，又用去0.052mol氨基甲酸銨，所以開始溶液中的銨根離子濃度為0.052mol/L×2=0.104mol/L，則

NH4++H2OH+＋NH3H2O

開始 0.104mol/L 0

轉(zhuǎn)化 0.004mol/L 0.004mol/L

平衡 0.1mol/L 0.004mol/L

又溶液為pH=7，所以氫離子濃度為10-7mol/L，則NH4+水解平衡常數(shù)K＝＝4×10-9。

（4）用漂白粉可除去CN-、CI-廢水中的CN-，CN-被氧化為兩種無污染的氣體，氣體是氮氣和CO2，所以該反應的離子方程式2CN-+5CIO-+H2O=2CO2↑+N2↑+5CI-+2OH-。