Question

【題目】中國環(huán)境監(jiān)測總站數據顯示，顆粒物(PM2.5等)為連續(xù)霧霾過程影響空氣質量最顯著的污染物，其主要來源為燃煤、機動車尾氣等。因此，對PM2.5、SO2、NOx等進行研究具有重要意義。請回答下列問題：

Ⅰ．改變煤的利用方式可減少環(huán)境污染，通�？蓪⑺�蒸氣通過紅熱的碳得到水煤氣。

（1）已知：H2（g）+1/2O2（g）═H2O（g） △H1= —241.8 kJmol-1

2C（s）+O2（g）═2CO（g） △H2= —221 kJmol-1

由此可知焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式為

（2）煤氣化過程中產生的有害氣體H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收，該反應的離子方程式為

（已知：H2S：Ka1=1.3×10－7，Ka2=7.1×10－15；H2CO3：Ka1=4.4×10－7，Ka2=4.7×10－11）

（3）現將不同量的CO（g）和H2O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生如下反應：CO(g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH，得到兩組數據

實驗組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡 所需時間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

該反應的H 0(填“＜”或“＞”）；若在9000C時，另做一組實驗，在2L的恒容密閉容器中加入l0mol CO，5mo1 H2O，2mo1 CO2，5mol H2，則此時正 逆（填“＜”，“＞”，“＝”）。

（4）一定條件下，某密閉容器中已建立A(g)＋B(g)

C(g)＋D(g) △H＞0的化學平衡，時間速率圖像如右圖，下列選項中對于t1時刻采取的可能操作及其平衡移動情況判斷正確的是

A．減小壓強，同時升高溫度，平衡正向移動

B．增加B(g)濃度，同時降低C(g)濃度，平衡不移動

C．增加A(g)濃度，同時降低溫度，平衡不移動

D．保持容器溫度壓強不變通入稀有氣體，平衡不移動

Ⅱ．壓縮天然氣（CNG）汽車的優(yōu)點之一是利用催化技術將NOx轉變成無毒的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）收集某汽車尾氣經測量NOx的含量為1.12%（體積分數），若用甲烷將其完全轉化為無害氣體，處理1×104L（標準狀況下）該尾氣需要甲烷30g，則尾氣中V (NO)︰V (NO2)= 。

（6）在不同條件下，NO的分解產物不同。在高壓下，NO在40℃下分解生成兩種化合物，體系中各組分物質的量隨時間變化曲線如圖所示。寫出Y和Z的化學式：

Answer 1

【答案】Ⅰ．（1）C(s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g） △H= +131.3 kJmol-1

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

【解析】

試題分析：Ⅰ．（1）H2（g）+1/2O2（g）═H2O（g） △H1= —241.8 kJmol-1 ①、2C（s）+O2（g）═2CO（g） △H2= —221 kJmol-1 ②，利用蓋斯定律將方程式變形：②÷2-①得 C（s）+H2O（g）=H2（g）+CO（g）△H= +131.3 kJmol-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，所以氫硫酸能夠與碳酸鈉溶液反應生成碳酸氫鈉和硫氫化鈉，反應的離子方程式為CO32－ + H2S = HCO3－+ HS－；（3）根據表格提供的信息，CO(g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

650℃時，初始濃度 2mol/L 1mol/L 0 0

轉化濃度 0.8mol/L 0.8mol/l 0.8mol/l 0.8mol/l

平衡濃度 1.2mol/L 0.2mol/L 0.8mol/l 0.8mol/l

所以平衡常數K＝（0.8×0.8）÷（0.2×1.2）＝2.67

900℃時 CO(g）＋ H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

初始濃度 1mol/L 0.5mol/L 0 0

轉化濃度 0.2mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l 0.2mol/l

平衡濃度 0.8mol/L 0.3mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l

平衡常數K=（0.2×0.2）÷（0.8×0.3）＝0.167

溫度升高，K值減小，說明平衡逆向移動，則該反應為放熱反應，ΔH < 0。

若在900℃時，另做一組實驗，在此容器中加入l0mol CO,5mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2，則此時Q=（1×2.5）÷（2.5×5）= 0.2＞0.17，這說明反應向逆反應方向進行，因此υ正＜υ逆。

（4）由圖像可知，正反應速率增大，逆反應速率減小，再次達到平衡時，正逆反應速率相等且與原平衡速率相等，A．減小壓強，V（正）、V（逆）同時減小，該反應是氣體體積不發(fā)生變化的可逆反應，平衡不移動，升高溫度，V (正)、V (逆)同時增大，正反應速率增幅大于逆反應速率，平衡正向移動，A項正確；B．增加B(g)濃度，V（正）增大，降低C(g)濃度，V (逆)減小，平衡向正反應方向移動，B項錯誤；C．增加A(g)濃度，V (正)增大，V (逆)不變，降低溫度，V (正)、V (逆)均減小，V (正)減小的多，平衡移動方向取決于誰的影響為主，C項錯誤；D.保持容器溫度壓強不變通入稀有氣體，相當于減小壓強，平衡不移動，但V（正）、V（逆）反應速率均減小，D項錯誤；答案選A。

Ⅱ．（5）1×104L（標準狀況下）尾氣中含NOx的體積為：1×104L×1.12% = 112L，NOx的物質的量為：112L÷22.4L/mol=5mol。設NO和NO2的物質的量分別為x、y mol，根據反應化學方程式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) ＋span> CO2(g)＋2H2O(g)

16g 4

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

則： x+y = 5；4(x+y)+ 4y = 30，解得：x =2.5 mol = 2.5 mol，尾氣中V(NO)︰V(NO2) = 1:1 。

（6）NO在40℃下分解生成兩種化合物，根據元素守恒可知生成的為N的氧化物，氮元素的氧化物有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5，由圖象可知3molNO生成兩種氮的氧化物各為1mol，其反應方程式為:3NO=Y+Z，根據原子守恒可知為N2O、NO2。