Question

【题目】遵义市某些地区出现了不同程度的雾霾天气，我校课题小组的同学对其进行了调查研究,

Ⅰ.课题小组研究发现,其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。

(1)25℃时将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测溶液。测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

根据表中数据判断试样的pH=________。

Ⅱ.课题组就其酸性物质做进一步研究

一氧化氮、二氧化氮的研究

(1)一定条件下，将2molNO与2molO2置于恒容密闭容器中发生反应：

2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)，下列状态能说明该反应达到化学平衡的是_______（填字母编号）。

A．混合气体的密度保持不变 B．NO的转化率保持不变

C．NO和O2的物质的量之比保持不变 D．O2的消耗速率和NO2的消耗速率相等

(2)活性炭可处理大气污染物NO，反应原理为：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，T℃时，在2L密闭容器中加入0.100mol NO和2.030mol活性炭（无杂质），平衡时活性炭物质的量是2.000mol，则该温度下的平衡常数为_________；达平衡时,若再向容器中充入0.04molNO,0.03molN2和0.03molCO2，则平衡________移动。（填“向左”“向右”或“不”）

III.一氧化碳、二氧化碳的研究

(1)CO或CO2在一定条件下可以用来合成甲醇。工业上常用CO和H2制备CH3OH的反应为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入2molCO和4molH2，一定条件下发生上述反应，测得CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到5min，用H2表示的平均反应速率v(H2)=_____。

(2)碳与水蒸气反应制取H2的相关反应如下：

Ⅰ：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △ H=+131.0kJ/mol

Ⅱ：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △ H= - 43kJ/mol

Ⅲ：CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(S) △ H= - 178.3kJ/mol

①计算反应Ⅳ：C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)的△H=______kJ/mol；

对硫的氧化物的研究

②SO2可被Na2FeO4氧化而去除污染，工业上用Fe和石墨作电极电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4。写出电解过程中阳极发生的电极反应________。

Answer 1

【答案】4 BC （或0.5625） 不 0.6mol/(Lmin) -90.3； Fe-6e+8OH-=FeO42-+4H2O

【解析】

Ⅰ.(1)根据溶液中电荷守恒计算；

II.(1)根据平衡时任何一组分的物质的量不变，物质的浓度不变，物质是平衡含量不变分析判断；

(2)根据平衡常数的表达式书写、计算；并根据浓度商与化学平衡常数大小判断平衡移动方向；

III.(1)先根据图示计算出CO的反应速率，然后根据H2、CO的反应关系计算出H2表示的化学反应速率；

(2)①根据盖斯定律，将已知的热化学方程式叠加，可以得到相应反应的热化学方程式；

②阳极Fe失去电子，发生氧化反应产生FeO42-。

Ⅰ.(1)溶液中电荷守恒：c(K+)+c(NH4+)+c(Na+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(NO3-)+c(Cl-)，将表中数据带入可得4×10-6+2×10-5+6×10-6+c(H+)=2×4×10-5+3×10-5+2×10-5，解得c(H+)=1×10-4mol/L，所以溶液的pH=4；

II.(1)A.由于反应混合物都是气体，物质的质量不变，容器的容积不变，所以混合气体的密度始终保持不变，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，A错误；

B.若反应未达到平衡，NO的转化率就会发生变化因此若NO的转化率保持不变，反应处于平衡状态，B正确；

C.NO和O2反应的物质的量的比是2:1，加入的物质的物质的量的比是1:1，因此若二者的物质的量之比保持不变，反应达到平衡状态，C正确；

D.根据方程式可知：每反应消耗1个O2，会同时反应产生2个NO2，所以O2的消耗速率和NO2的消耗速率相等，则反应正向进行，未达到平衡状态，D错误；

故合理选项是BC；

(2)可逆反应：C(s) + 2NO(g)N2(g)+CO2(g)，反应容器为2L

n(开始)mol 2.030 0.100 0 0

n(变化)mol 0.030 0.060 0.030 0.030

n(平衡)mol 2.000 0.040 0.030 0.030

则该反应的化学平衡常数K===0.5625；

当反应达到平衡后再加入0.04molNO、0.03molN2和0.03molCO2，Qc==0.5625=K，则平衡不移动；

III.(1)V(CO)==0.3 mol/(Lmin)，根据反应方程式中物质反应转化关系可知V(H2)：V(CO)=2:1，所以V(H2)=2V(CO)=0.6 mol/(Lmin)；

(2)①Ⅰ：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △ H=+131.0kJ/mol

Ⅱ：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △ H= - 43kJ/mol

Ⅲ：CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(S) △ H= - 178.3kJ/mol

根据盖斯定律，将I+II+III，整理可得C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g) △H=+131.0kJ/mol-43kJ/mol-178.3kJ/mol=-90.3 kJ/mol；

②以Fe为阳极，在电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，电极反应式为Fe-6e+8OH-=FeO42-+4H2O。