Question

【題目】防治霧霧霾天氣的主要措施有機(jī)動車臨時交通管制、工礦企業(yè)停業(yè)限產(chǎn)、揚(yáng)塵污染控制等。

(l) PM2.5是環(huán)保部門監(jiān)測空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)。將某PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣，測得試樣中無機(jī)離子的種類和平均濃度如下表：

離子種類	Na+	NH4+	SO42-	NO3-
濃度/(mol/L)	2.0×l0-6	2.8×10-5	3.5×10-5	6.0×l0-5

則試樣的pH為____________。

(2）霧霾的主要成分之一是來自汽車尾氣的氮氧化物，研究表明CH4可以消除汽車尾氣中氮氧化物的污染。

① CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝-889.6KJ/mol

② N2(g)+2O2(g)=2NO2（g）ΔH=＋67.2KJ/mol

③ 2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝-56.9KJ/mol

寫出甲烷氣體催化還原N2O4氣體生成穩(wěn)定的單質(zhì)氣體、二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：_____。

(3）一定條件下，以CO 和H2合成清潔能源CH3OH，其熱化學(xué)方程式為CO(g) + 2H2(g) CH3OH (g) ΔH,CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示：

①該可逆反應(yīng)的ΔH_____0（填“>”“<”“=”）。A，B, C三點對應(yīng)的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系是_________。壓強(qiáng)：p1_______p2（填“>”“<”“=”）。在T1條件下，由D點到B點過程中，正、逆反應(yīng)速率之間的關(guān)系：v正________v逆（填“>”“<”“=”）。

②若在恒溫恒容條件下進(jìn)行上述反應(yīng)，能表示該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________（填字母）

A. CO的體積分?jǐn)?shù)保持不變

B．容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變

C．容器內(nèi)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

D．單位時間內(nèi)消耗CO的濃度等于生成CH3OH的濃度

③向恒壓密閉容器中充入2mol CO和4mol H2，在p2、T2條件下達(dá)到平衡狀態(tài)C點，此時容器容積為2L，則在該條件下反應(yīng)的平街常數(shù)K為______________。

Answer 1

【答案】 4 CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(1) ΔH=-899.9KJ/mol < KA=KB>KC < > AC 1

【解析】（1）根據(jù)電荷守恒可知氫離子濃度＝（3.5×10-5×2＋6.0×l0-5－2.0×l0-6－2.8×10-5）mol/L＝10－4mol/L，因此試樣的pH為4；(2）已知：① CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝-889.6kJ/mol，② N2(g)+2O2(g)=2NO2（g）ΔH=＋67.2kJ/mol，③ 2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝-56.9kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律①－②－③即得到甲烷氣體催化還原N2O4氣體生成穩(wěn)定的單質(zhì)氣體、二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(1) ΔH=-899.9kJ/mol。（3）①升高溫度CO轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，因此該可逆反應(yīng)的ΔH＜0。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，則A，B，C三點對應(yīng)的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系是KA=KB>KC。正反應(yīng)體積減小，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率增大，則壓強(qiáng)：p1＜p2。在T1條件下，由D點到B點過程中，轉(zhuǎn)化率升高，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以正、逆反應(yīng)速率之間的關(guān)系：v正＞v逆。②A. CO的體積分?jǐn)?shù)保持不變說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，A正確；B．密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，因此容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B錯誤；C．混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，所以容器內(nèi)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C正確；D．單位時間內(nèi)消耗CO的濃度始終等于生成CH3OH的濃度，D錯誤，答案選AC。③

CO(g) + 2H2(g)CH3OH (g)

起始量（mol） 2 4 0

轉(zhuǎn)化量（mol） 1 2 1

平衡量（mol） 1 2 1

三種物質(zhì)的濃度分別是（mol/L）0.5、1、0.5，所以在該條件下反應(yīng)的平街常數(shù)K為。