Question

氮及其化合物与人类各方面有着密切的联系。目前，消除氮氧化物污染有多种方法。

（1）用CH₄催化还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=-1160kJ/mol

③H₂O(g)= H₂O(l)                           △H=-44kJ/mol

写出CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂(g) 、CO₂(g)和H₂O ( l ) 的热化学方程式____________________。

（2）用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为：

某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T⁰C)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

  

①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是_______ ；（选填字母代号）

A．容器内CO₂的浓度保持不变   B．容器内压强保持不变

C．单位时间内生成N_A个N₂，同时生成2N_A个NO

D．混合气体的密度保持不变   E．混合气体的平均相对分子质量保持不变

②前20分钟，平均反应速率v(NO)=_________________。

③在T⁰C时，该反应的平衡常数表达式为_______________________________；

④在30 min，改变某一条件反应重新达到平衡，则改变的条件是______________________________。

（3）科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂,其反应为：

如图P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1mol NO(g)和2mol(g)CO，向B容器中充入1.2 mol NO(g)和2.4 mol(g) CO。已知起始时容器A和B的体积均为a L,反应到到平衡时容器B的体积为0.9 a L，容器B中NO的转化率为_____________ ；

（4）亚硝酸（HNO₂）是弱酸电离平衡常数 Ka=5.0×10 ^-4（298K）， NH₃^.H₂O的电离平衡常数为

K=2.0×10 ^-5常温下，用氨水吸收亚硝酸可得到NH₄NO₂，NH₄NO₂溶液显_____（填“酸性”“中性”或“碱性”）；请计算NH₄⁺ + NO₂^- + H₂OHNO₂ + NH₃^.H₂O的平衡常数K =_________。

Answer

CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-955 kJ/mol B 0.003mol·L-1· min-1 略 减小CO2 的浓度 60% 酸性 1×10 -6

【解析】（1）考查热化学方程式的计算，CH4和NO2反应方程式为CH4＋2NO2=N2＋CO2＋2H2O，(①＋②＋4×③)/2，得出CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=－955 kJ·mol－1 ；（2）考查化学平衡状态的判断、化学反应速率的计算、化学平衡常数、勒夏特列原理，①A、根据化学平衡状态的定义，当组分浓度不再改变，说明反应达到平衡，即CO2浓度不再改变说明反应达到平衡，故A错误；B、碳为固体，反应前后气体系数之和相等，压强始终相同，因此压强不变，不能说明反应达到平衡，故B正确；C、生成N2，反应向正反应方向移动，生成NO，反应向逆反应方向进行，且生成N2的量和生成NO的量之比等于化学计量数之比，因此单位时间内生成NA个N2，同时生成2NA个NO，能说明反应达到平衡，故C错误；D、容器是恒容状态，气体体积不变，因为C为固体，因此气体质量增加，根据密度定义，当密度不再改变，说明反应达到平衡，故D错误；E、气体质量增大，气体物质的量不变，根据平均摩尔质量的定义，因此摩尔质量不变，说明反应达到平衡，故E错误；②根据化学平衡常数的定义，v(NO)=(0.1－0.04)/20mol/(L·min)=0.003 mol/(L·min)；③平衡常数表达式为：K= ；④30min，NO和CO2物质的量浓度减少，N2物质的量浓度增大，说明反应向正反应方向进行，改变的条件是减少CO2的浓度；（3）考查化学平衡的计算， 2NO＋2CO 2CO2＋N2，

起始量： 1.2 2.4 0 0

变化量： 2x 2x 2x x

平衡量：1.2－2x 2.4－2x 2x x B容器是恒压状态，因此体积比等于物质的量之比， ，解得x=0.36，则NO的转化率为0.36×2/1.2×100%=60%； （4）本题考查溶液酸碱性的判断和平衡常数，对比两者电离平衡常数，NH4＋的水解程度大于NO2－的水解程度，因此NH4NO2水溶液显酸性，根据平衡常数定义，K= ，根据溶液中平衡常数的关系，Kw=Ka×Kh，求出NH4＋的水解平衡常数为.5×10－10，代数上式，求出K=1×10－6。