Question

【題目】碳、氮及其化合物與生活密切相關。請根據要求回答下列問題:

（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

②CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-l160kJ/mol

③H2O(g)= H2O(l) △H=-44kJ/mol

寫出CH4(g)與NO2(g)反應生成N2(g)、CO2(g)和H2O( 1) 的熱化學方程式_________。

（2）已知: 反應I: 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H < 0

反應II: 4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) △H < 0

①在恒溫恒容裝置中充入一定量的NH3 和O2,在催化劑的作用下進行反應I，則下列有關敘述中正確的是___(填字母序號)。

A.增大壓強，Kp(用壓強表示的化學平衡常數) 增大

B.若測得容器內3v正(NH3)=2v逆(H2O) 時，說明反應已達平衡

C.升高溫度，NH3 的轉化率增大

D.達到平衡時體系的壓強不再變化

②氨催化氧化時會發生上述兩個競爭反應I、II。為分析某催化劑對該反應的選擇性，在1L密閉容器中充入1molNH3和2molO2，得有關物質的量關系如圖，該催化劑在高溫時選擇反應_____(填“I”或“II”)。

③520℃時，4NH3(g)+3O2 (g)2N2(g)+6H2O(g)的平衡常數K=_______(只需列出數字計算式)。提高NH3轉化為N2平衡轉化率的措施有______( 填字母序號)

A.降低反應溫度 B.將反應生成的H2O(g)及時移出

C.增大NH3和O2的初始投料比 D.投料比不變，增加反應物的濃度

（3）己知25℃時HCN 和H2CO3的電離常數(Ka.)如下表:

物質	電離常數(Ka)
HCN	Ka=5×10-10
H2CO3	Ka1=4.5×10-7；Ka2=4.7× 10-11

25℃時，測得HCN 和NaCN 的混合溶液pH=11,則c(HCN)/c(CN-)=____。向NaCN 溶液中通入少量CO2，則發生反應的離子方程式為:__________。

Answer 1

【答案】 CH4(g)+2NO2(g) === N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H= -955 kJ/mol BD I AB 0.02（或 1/50 ） CN－+ CO2+ H2O ===HCN+ HCO 3

【解析】（1）根據蓋斯定律，（①+②+③×4）÷2得：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-955kJ/mol。

（2）①A項，化學平衡常數只受溫度影響，與壓強改變無關，故A錯誤；B項，同一反應用不同物質表示的速率數值之比等于化學計量數之比，結合化學方程式可得：3v正(NH3)=2v正(H2O)，所以3v正(NH3)=2v逆(H2O)時，v正(H2O)=v逆(H2O)，說明反應已達平衡，故B正確；C項，該反應正向放熱，升高溫度，NH3的轉化率降低，故C錯誤；D項，該反應正向氣體分子數增大，在恒溫恒容時，只要沒有達到平衡壓強就會改變，達到平衡時體系的壓強就不再變化，故D正確。②由圖可知，該催化劑在高溫時，生成NO的物質的量遠大于氮氣的物質的量，故該催化劑在高溫下選擇反應I。③在1L密閉容器中充入1molNH3和2molO2，由圖可得，520℃平衡時n(NO)=n(N2)=0.2mol，結合化學方程式列數據如下：

所以平衡時，n(NH3)=1mol-0.2mol-0.4mol=0.4mol，n(O2)=2mol-0.25mol-0.3mol=1.45mol，n(H2O)=0.3mol+0.6mol=0.9mol，又因為1L密閉容器，所以520℃時，4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)的平衡常數K=(只需列出數字計算式)。A項，該反應正向放熱，降低反應溫度，促進平衡正向移動，能提高NH3轉化為N2平衡轉化率，故A正確；B項，將反應生成的H2O(g)及時移出，降低了生成物濃度，化學平衡正向移動，能提高NH3轉化為N2平衡轉化率，故B正確；C項，增大NH3和O2的初始投料比，提高O2的轉化率，根據化學平衡移動原理，NH3的轉化率會降低，故C錯誤；D項，該反應正向氣體分子數增大，投料比不變，增加反應物的濃度，則相當于在與原平衡等效的基礎上增大壓強，平衡逆向移動，達到的新平衡NH3的轉化率會降低，故D錯誤。

（3）25℃時，pH=11的溶液中c(H+)=1×10-11mol/L，HCN的電離平衡常數為：Ka==5×10-10，則==0.02（或1/50）；根據HCN和H2CO3的電離常數可知，酸性：H2CO3>HCN>HCO3-，則向NaCN溶液中通入少量CO2，發生反應的離子方程式為：CN－+CO2+H2O=HCN+HCO。