Question

Ⅰ．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．回答下列關(guān)于氮元素的有關(guān)問題．
（1）用CH₄催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染．已知：
①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-1160kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）；△H=-44.0kJ?mol^-1
寫出CH₄（g）與NO₂（g）反應(yīng)生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）用活性炭還原法處理氮氧化物，有關(guān)反應(yīng)為：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂ （g）．某研究小組向某密閉的真空容器（假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計(jì)）中加入NO和足量的活性炭，恒溫（T₁℃）條件下反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下：

濃度/mol?L-1 時(shí)間/min	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

①10min～20min以v（CO₂） 表示的反應(yīng)速率為

 

．
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式為：K=

 

，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算T₁℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=

 

（保留兩位小數(shù)）．
③30min后，改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則改變的條件可能是

 

．
Ⅱ．已知：在常溫時(shí)  H₂O?H⁺+OH^-　  K_W=10^-14　CH₃COOH?H⁺+CH₃COO^-　Ka=1.8×10^-5
（3）常溫時(shí)，0.5mol?L^-1醋酸鈉溶液pH為m，1mol?L^-1醋酸鈉溶液pH為n，則m與n的關(guān)系為

 

（填“大于”“小于”或“等于”）；
（4）某溫度下（已知：K_SP[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11、K_SP[Zn（OH）₂]=1.2×10^-17、
K_SP[Cd（OH）₂]=2.5×10^-14、0.9mol?L^-1醋酸鈉溶液中的氫氧根離子濃度為2.2×10^-5mol?L^-1）在某溶液中含Mg²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺三種離子的濃度均為0.01mol?L^-1．向其中加入固體醋酸鈉，使其濃度為0.9mol?L^-1，以上三種金屬離子中能生成沉淀的有

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算,鹽類水解的應(yīng)用,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題,鹽類的水解專題

分析：（1）首先書寫化學(xué)方程式，然后根據(jù)蓋斯定律構(gòu)造熱化學(xué)方程式并計(jì)算焓變；
（2）①依據(jù)圖標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率概念計(jì)算得到；
②依據(jù)圖表數(shù)據(jù)結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)概念是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積計(jì)算得到，當(dāng)20-30min時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，根據(jù)K=

c(CO2)×c(N2)

c(NO)2

計(jì)算；
③根據(jù)表中數(shù)值知，NO、二氧化碳的濃度減小，氮?dú)獾臐舛仍龃螅�說明改變條件是分離出二氧化碳物質(zhì)；
（3）醋酸鈉溶液中物質(zhì)的量濃度越大，水解程度越越小，但是溶液中氫氧根離子濃度越大，溶液的pH越大；
（4）根據(jù)離子的濃度和氫氧根離子濃度，計(jì)算出各種離子的離子積，然后根據(jù)K_SP[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11、K_SP[Zn（OH）₂]=1.2×10^-17、K_SP[Cd（OH）₂]=2.5×10^-14進(jìn)行判斷是否生成沉淀．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ?mol^-1
由蓋斯定律（①+②+③×4）÷2得到：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955 kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955 kJ?mol^-1；
（2）①10min～20min以內(nèi)v（CO₂）表示的反應(yīng)速率=

0.3mol/L-0.21mol/L

10min

=0.009mol/L?min，故答案為：0.009mol/L?min；
②化學(xué)平衡常數(shù)為生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，K=

c(CO2)×c(N2)

c(NO)2

，T₁℃時(shí)該反應(yīng)平衡濃度為，c（N₂）=0.3mol/L；c（CO₂）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L，K=

c(CO2)×c(N2)

c(NO)2

=

0.03×0.03

0.042

=0.56，
故答案為：K=

c(CO2)×c(N2)

c(NO)2

；0.56；
③根據(jù)表中數(shù)值知，NO、二氧化碳的濃度減小，氮?dú)獾臐舛仍龃�，說明改變條件是分離出二氧化碳物質(zhì)，
故答案為：減小CO₂ 的濃度；
（3）由于醋酸鈉溶液中，醋酸鈉的濃度越大，水解程度越小，但是溶液中的氫氧根離子的物質(zhì)的量濃度反而越大，溶液的PH越大，所以m小于n，
故答案為：小于；
（4）溶液中氫氧根離子濃度是：[OH^-]=2.2×10^-5mol?L^-1，根據(jù)[M²⁺][OH^-]²=5×10^-12（mol?L^-1）³，
由于5×10^-12小于K_SP[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，沒有氫氧化鎂沉淀生成，
由于5×10^-12大于K_SP[Zn（OH）₂]=1.2×10^-17，有氫氧化鋅沉淀生成，
由于5×10^-12大于K_SP[Cd（OH）₂]=2.5×10^-14，有Cd（OH）₂沉淀生成，
故答案為：Cd²⁺、Zn²⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素和沉淀溶解平衡，綜合性很強(qiáng)，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理能力，題目難度中等．