Question

【題目】工業(yè)產生的廢氣COx、NOx、SOx對環(huán)境有害，若能合理的利用吸收，可以減少污染，變廢為寶。

(1)已知甲烷的燃燒熱為890 kJ/mol；1 mol水蒸氣變成液態(tài)水放熱44 kJ；N2與O2反應生成NO的過程如下：

則CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=_______.

(2)汽車尾氣中含有CO和NO，某研究小組利用反應：2CO(g)+2NO(g) N2 (g)+2CO2 (g)實現氣體的無害化排放。T1℃時，在恒容的密閉容器中通入一定量的CO和NO，能自發(fā)進行上述反應，測得不同時間的NO和CO的濃度如下表：

①0～2 s內用N2表示的化學反應速率為____，該溫度下，反應的平衡常數K1_____。

②若該反應在絕熱恒容條件下進行，則反應達到平衡后體系的溫度為T2℃，此時的化學平衡常數為K2，則K1____K2（填“>”、“<”或“=”），原因是________

(3)向甲、乙兩個容積均為1 L的恒溫恒容的密閉容器中，分別充入一定量的SO2和O2(其中，甲充入2 mol SO2、1 mol O2，乙充入1 mol SO2、0.5 mol O2)，發(fā)生反應：2SO2(g)+O2 (g) 2SO3 (g) △H= -197. 74 kJ/mol ，一段時間后達到平衡，測得兩容器中c(SO2)(mol/L)隨時間t(min)的變化關系如右圖所示。下列說法正確的是______

A．放出的熱量Q:Q(甲)>2Q（乙）

B．體系總壓強p：p（甲）>2p(乙)

C．甲容器達到化學平衡時，其化學平衡常數為4

D．保持其他條件不變，若起始時向乙中充入0.4 mol SO2、0.2mol O2、0.4 molSO3，則此時v(正>v(逆)

(4)在強酸性的電解質水溶液中，惰性材料做電極，電解CO2可得到多種燃料，其原理如右圖所示。

①該工藝中能量轉化方式主要有____。

②電解時，生成乙烯的電極反應式是____。

(5)CO2在自然界循環(huán)時可與CaC03反應，Ca-CO3是一種難溶物質，其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液與Na2 CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，現將等體積的CaCl2溶液與Na2 CO3溶液混合，若Na2 C03溶液的濃度為2×10-4 mol／L，則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為_________。

Answer 1

【答案】 -612 kJ·mol-1 1.875×10-4mol/(L·s) 5000 ＞ 2CO+2NON2+2CO2 的△S＜0，只有當△H＜0，時△G=△H-T△S才能小于0，反應才能在一定條件下自發(fā)進行，所以該反應為放熱反應。若該反應在絕熱恒容條件下進行，由于初始時只有反應物，反應一定正向進行，達到平衡后反應體系溫度升高，所以T1＜T2，對于放熱反應，溫度升高，平衡初始減小，所以K1＞K2 AC 太陽能轉化為電能；電能轉化為化學能 5．6×10—5mo1/L

【解析】(1)根據圖示，舊鍵斷裂吸收能量為：945+498=1443KJ/mol，放出能量為：2×630=1260KJ/mol，則熱化學方程式為2NO(g)=O2(g)+N2(g)△H=-1260+1443=183KJ/mol①；甲烷燃燒熱為890kJ/mol，可寫出熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)，△H=-890kJ/mol②；H2O(g)=H2O(l)，△H=-44kJ/mol③；由蓋斯定律可知②+①×2-③×2，可得CH4 (g) +4NO(g)=2N2 (g) +CO2 (g) +2H2 O(g) △H=-890kJ/mol+183/mol×2-(44kJ/mol)×2=-612kJmol-1，故答案為：-612kJmol-1；

(2) ①前2s內的平均反應速率v(N2)= v(N0)= ×=1.875×10-4mol/(L·s)，由表格中的數據可知到4s時達到化學平衡，則

2NO + 2CO2CO2 + N2，

開始(mol/L) 1.00×10-3 3.60×10-3 0 0

轉化(mol/L) 9×10-4 9×10-4 9×10-4 4.50×10-4

平衡(mol/L) 1.00×10-4 2.70×10-3 9×10-4 4.50×10-4

則 K==5000，故答案為：1.875×10-4mol/(L·s)；5000

②2CO+2NON2+2CO2 的△S＜0，只有當△H＜0，時△G=△H-T△S才能小于0，反應才能在一定條件下自發(fā)進行，所以該反應為放熱反應。若該反應在絕熱恒容條件下進行，由于初始時只有反應物，反應一定正向進行，達到平衡后反應體系溫度升高，所以T1＜T2，對于放熱反應，溫度升高，平衡初始減小，所以K1＞K2 ，故答案為：＞ ；2CO+2NON2+2CO2 的△S＜0，只有當△H＜0，時△G=△H-T△S才能小于0，反應才能在一定條件下自發(fā)進行，所以該反應為放熱反應。若該反應在絕熱恒容條件下進行，由于初始時只有反應物，反應一定正向進行，達到平衡后反應體系溫度升高，所以T1＜T2，對于放熱反應，溫度升高，平衡初始減小，所以K1＞K2；

(3)A．該反應反應前氣體體積大于反應后體積，即充入反應物物質的量越大則壓強越大，進行程度較大，放出熱量Q(甲)＞2Q(乙)，故A正確；B．該反應反應前氣體體積大于反應后體積，即充入反應物物質的量越大則壓強越大，進行程度較大，則壓強p(甲)＜2p(乙)，故B錯誤；C．乙容器達到化學平衡狀態(tài)時，c(SO2)=0.5mol/L，c(O2)=0.5mol/L-0.5mol/L×=0.25mol/L，c(SO3)=0.5mol/L，K==4，故C正確；D．濃度商為： =5，濃度商大于化學平衡常數，化學平衡向逆反應方向移動，即v(正)＜v(逆)，故D錯誤；故選AC；

(4)①太陽能電池為電源，電解強酸性的二氧化碳水溶液得到乙烯，可知能量轉化形式有光能轉化為電能，電能轉化為化學能，部分電能轉化為熱能，故答案為：太陽能轉化為電能，電能轉化為化學能；

②電解時，二氧化碳在b極上生成乙烯，電極反應式為2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O，故答案為：正；2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O；

(5)Na2CO3溶液的濃度為2×10-4mol/L，等體積混合后溶液中c(CO32-)=×2×10-4mol/L=1×10-4mol/L，根據Ksp=c(CO32-)c(Ca2+)=2.8×10-9可知，c(Ca2+)=mol/L=2.8×10-5mol/L，原溶液CaCl2溶液的最小濃度為混合溶液中c(Ca2+)的2倍，故原溶液CaCl2溶液的最小濃度為2×2.8×10-5mol/L=5.6×10-5mol/L，故答案為：5.6×10-5 mo1/L。