Question

近年来大气问题受到人们越来越多的关注．按要求回答下列问题：

Ⅰ．实现反应CH4（g）+CO2（g）⇌2CO（g）+2H2（g），△H0，对减少温室气体排放和减缓燃料危机具有重要意义．在2L密闭容器中，通入5mol CH4与5mol CO2的混合气体，一定条件下发生上述反应，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1．

则p1、p2、p3、p4由大到小的顺序　P4＞P3＞P2＞P1　，该反应的正反应是　吸热　（填“吸热”或“放热”）反应，当1000℃甲烷的转化率为80%时，该反应的平衡常数K=　1024　．

Ⅱ．PM2.5污染与直接排放化石燃烧产生的烟气有关，化石燃料燃烧同时放出大量的SO2和NOx．

（1）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx．

CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=﹣574kJ•mol﹣1

CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2=﹣1160kJ•mol﹣1

CH4（g）+2NO2 （g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H3

则△H3=　﹣867kJ•mol﹣1　，如果三个反应的平衡常数依次为K1、K2、K3，则K3=　　（用K1、K2表示）

（2）实验室可用NaOH溶液吸收SO2，某小组同学在室温下，用pH传感器测定向20mL0.1mol•L﹣1NaOH溶液通入SO2过程中的pH变化曲线如图2所示．

①ab段发生反应的离子方程式为　SO2+2OH﹣=SO32﹣+H2O　．

②已知d点时溶液中溶质为NaHSO3，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序为　c（Na+）＞c（HSO3﹣）＞c（H+）＞c（SO32﹣）＞c（OH﹣）　，如果NaHSO3的水解平衡常数Kh=1×10﹣12mol•L﹣1，则该温度下H2SO3的第一步电离平衡常数Ka=　10﹣2mol•L﹣1　．

Answer 1

考点：

转化率随温度、压强的变化曲线；用盖斯定律进行有关反应热的计算；化学平衡常数的含义；离子浓度大小的比较．.
专题：	化学反应中的能量变化；化学平衡专题；电离平衡与溶液的pH专题．
分析：	Ⅰ、由图可知，温度一定时，甲烷的转化率α（P1）＞α（P2）＞α（P3）＞α（P4），据此结合方程式判断压强对平衡移动的影响进行解答； 由图1可知，压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡X点，是甲烷的转化率为80%，据此计算甲烷的浓度变化量，利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算该温度下的平衡常数； Ⅱ、（1）依据已知的热化学方程式利用盖斯定律解答； （2）①向20mL0.1mol•L﹣1NaOH溶液通入SO2过程中首先发生SO2+2OH﹣=SO32﹣+H2O，其次发生SO2+SO32﹣+H2O=2HSO3﹣；据此分析； ②d点时溶液中溶质为NaHSO3，HSO3﹣电离大于水解溶液呈酸性；H2SO3的第一步电离平衡常数Ka=，NaHSO3的水解平衡常数Kh=，据此分析．
解答：	解：Ⅰ、由图可知，温度一定时，甲烷的转化率α（P1）＞α（P2）＞α（P3）＞α（P4），该反应正反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡向逆反应进行，甲烷的转化率降低，故压强P4＞P3＞P2＞P1，由图可知，压强一定时，温度越高甲烷的转化率越大，说明升温平衡向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应；由图1可知，当1000℃甲烷的转化率为80%时，               CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）， 开始（mol/L）：2.5      2.5      0        0 变化（mol/L）：2.5×80%=2  2     4        4 平衡（mol/L）：0.5     0.5     4        4 该温度下平衡常数k==1024； 故答案为：P4＞P3＞P2＞P1；吸热，1024； Ⅱ．（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 由盖斯定律（①+②）÷2得到CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ•mol﹣1，如果三个反应的平衡常数依次为K1、K2、K3，则K3= ，故答案为：﹣867kJ•mol﹣1；； （2）①向20mL0.1mol•L﹣1NaOH溶液通入SO2过程中首先发生SO2+2OH﹣=SO32﹣+H2O，其次发生SO2+SO32﹣+H2O=2HSO3﹣；所以ab段发生反应的离子方程式为SO2+2OH﹣=SO32﹣+H2O，故答案为：SO2+2OH﹣=SO32﹣+H2O； ②d点时溶液中溶质为NaHSO3，HSO3﹣电离大于水解溶液呈酸性，所以溶液中离子浓度由大到小的顺序为c（Na+）＞c（HSO3﹣）＞c（H+）＞c（SO32﹣）＞c（OH﹣）；H2SO3的第一步电离平衡常数Ka=，NaHSO3的水解平衡常数Kh=，所以Ka==10﹣2 mol•L﹣1， 故答案为：c（Na+）＞c（HSO3﹣）＞c（H+）＞c（SO32﹣）＞c（OH﹣），10﹣2 mol•L﹣1．
点评：	本题考查反应热的计算、平衡图象及其平衡常数的计算、溶液中的离子浓度的比较等，题目综合性较大，难度中等．