Question

【題目】（l）天然氣和CO2通入聚焦太陽能反應器，發生反應CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH。已知：CH4、H2、CO的燃燒熱ΔH分別為－akJ/mol、－bkJ/mol、－ckJ/mol。則上述反應中，ΔH＝_______________（用含a、b、c的代數式表示）kJ/mol。

（2）CO2和H2可以合成二甲醚（CH3OCH3）。二甲醚是一種綠色環保型能源，以稀硫酸為電解質溶液，若某二甲醚空氣燃料電池每消耗l mol CH3OCH3，電路中通過9 mol電子，則該電池效率η為___________。（提示：電池效率等于電路中通過的電子數與電池反應中轉移電子總數之比）

（3）325K時，在恒容密閉容器中充入一定量NO2 ,發生反應：2NO2(g)N2 O4(g)。

①NO2與N2O4的消耗速率與其濃度的關系如圖所示，圖中交點A表示該反應所處的狀態為：____________；

A．平衡狀態 B．朝正反應方向移動 C．朝逆反應方向移動 D．無法判斷

② 能夠說明上述反應已經達到平衡狀態的有__________________；

a．NO2和N2 O4的物質的量相等 b．體系顏色不再變化

c．容器內混合氣體的密度不再改變 d．容器內氣體壓強不發生變化

③若達到平衡后容器內混合氣體的平均相對分子質量為57.5。平衡時NO2的轉化率為_____。

（4）實驗中多余的SO2可以用氫氧化鈉溶液吸收。常溫下H2SO3的Ka1＝1.3×10－2、Ka2＝6.6×10－8。

①室溫下pH=3的亞硫酸溶液，下列判斷正確的是_______________。

a．溶液中c(H2SO3)＞c(SO32—) b．溶液中c(SO32—)：c(HSO3—)＝6.6×10－5

c．溶液中氫離子數目為6.02×1020個 d．加入等體積pH＝3的硫酸溶液，亞硫酸的電離平衡不移動

②常溫下，用含1mol氫氧化鈉的稀溶液吸收足量SO2氣體，放出熱量為QkJ，該反應的熱化學方程式為_______

③若吸收液中c(HSO3—)＝c(SO32—)，則溶液中c(H+)＝________________。

Answer 1

【答案】（2c+2b－a）75%Cbd40%a b dNaOH(aq)＋SO2(g)＝NaHSO3(aq) ΔH＝－QkJ/mol6.6×10-8 mol·L－1

【解析】

(l) 已知：①CH4(g)+2O2=CO2(g)+2H2O(l)△H=-akJmol-1、②H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-bkJmol-1、③CO(g)+ O2(g)=CO2(g)△H=-ckJmol-1，由蓋斯定律可知，①-③×2-②×2可知CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+(2c+2b－a)kJmol-1，故答案為：+(2c+2b－a)；

(2) l mol CH3OCH3與氧氣反應生成二氧化碳和水，轉移電子12mol，電路中通過9 mol電子，則該電池效率η=×100%=75%，故答案為：75%；

(3) ①如達到平衡時，消耗的速率2v(N2O4)=v(NO2)，而交點A表示消耗的速率v(N2O4)=v(NO2)，由此可確定此時NO2的消耗速率小于四氧化二氮的 N2O4，則平衡逆向移動，故答案為：C；

②a．因平衡常數未知，則NO2和N2O4的物質的量相等不一定達到平衡狀態，故a錯誤；b．體系顏色不在變化，可說明濃度不再改變，達到平衡狀態，故b正確；c．因氣體的質量不變，容器的體積不變，則無論是否達到平衡狀態，容器內混合氣體的密度都不改變，故c錯誤；d．反應前后氣體的體積不等，容器內氣體壓強不發生變化，可說明達到平衡狀態，故d正確；故答案為：bd；

③4.6g NO2的物質的量為0.1mol，設平衡時轉化xmol，則

2NO2(g) N2O4(g)

起始(mol)：0.1 0

轉化(mol)： x 0.5x

平衡(mol)：0.1-x 0.5x

達到平衡后容器內混合氣體的平均相對分子質量為57.5，則=57.5，解得x=0.04，轉化率為×100%=40%，故答案為：40%；

(4) ①常溫下H2SO3的Ka1＝1.3×10－2、Ka2＝6.6×10－8，一級電離遠大于二級電離。a.室溫下pH=3的亞硫酸溶液中，c(H+)≈c(HSO3-)≈0.001mol/L，則c(H2SO3) ≈×10－4 mol/L，根據Ka2＝＝6.6×10－8，則===6.6×10－5，c(SO32—) ≈6.6×10－5×0.001ml/L=6.6×10－8mol/L，故a正確；b．H2SO3H++HSO3-、HSO3-H++SO32-，Ka1＝＝1.3×10－2、，Ka2＝＝6.6×10－8，則===6.6×10－5，故b正確；c．未告知溶液的體積，無法計算溶液中氫離子數目，故c錯誤；d．根據Ka1＝，Ka2＝的表達式可知，加入等體積pH＝3的硫酸溶液，溶液中的c(H+)不變，c(H2SO3)、c(SO32—)、c(HSO3—)均變成原來的一半，上述等式仍然成立，說明亞硫酸的電離平衡不移動，故d正確；故選abd；

②1mol氫氧化鈉的稀溶液吸收足量SO2氣體生成亞硫酸氫鈉，放出熱量為QkJ，則該反應的熱化學方程式為NaOH(aq)＋SO2(g)＝NaHSO3(aq) ΔH＝－QkJ/mol，故答案為：NaOH(aq)＋SO2(g)＝NaHSO3(aq) ΔH＝－QkJ/mol；

③Ka2＝＝6.6×10－8，若吸收液中c(HSO3—)＝c(SO32—)，則溶液中c(H+)＝6.6×10-8 mol/L，故答案為：6.6×10-8 mol/L。