Question

2011年12月30日中國環境保護部通過了新修訂的《環境空氣質量標準》，調整了污染物項目及限值，增設了PM2.5平均濃度限值，收緊了二氧化氮等污染物的濃度限值．
（1）甲烷是一種清潔燃料，在一定條件下，發生反應：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H＞0．將1.0molCH₄和2.0molH₂O通入反應容器（假設容積為10L），10min末有0.10molCO生成，則10min內該反應的速率v（H₂）=

 

．
（2）某工廠利用尾氣CO制甲醇，在一定壓強和固定容積的容器中，通入a molCO與2a molH₂，在催化劑作用下反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示，則：
①P₁

 

P₂（填“＜”、“＞”或“=”）．
②在其它條件不變的情況下，再增加a molCO與2a molH₂，達到新平衡時，CO的轉化率

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）某酒廠為減少CO₂的排放，用石灰水吸收CO₂，25℃達到沉淀溶解平衡時，測得溶液中c（CO₃^2-）=0.010mol?L^-1，求c（Ca²⁺） （寫出計算過程，已知：Ksp（CaCO₃）=2.8×10^-9）．
（4）某硝酸廠處理尾氣NO₂方法是：催化劑存在時用H₂將NO₂還原為N₂．
已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6 kJ/mol
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7 kJ/mol
則H₂還原NO₂生成水蒸氣反應的熱化學方程式是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據方程式計算生成的氫氣的物質的量，進而計算氫氣的濃度變化，根據v=

△c

△t

計算v（H₂）；
（2）①由圖可知溫度相同時，到達平衡時，壓強為p₂的CO轉化率高，根據壓強對平衡的影響分析；
②再增加a molCO與2a molH₂，與原來的初始的量等比例；達到平衡時與原平衡相比壓強增大，平衡正移；
（3）根據Ksp和c（CO₃^2-）求出c（Ca²⁺）；
（4）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；

解答：解：（1）10min末有0.1mol CO生成，根據方程式CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）可知，生成的氫氣為0.1mol×3=0.3mol，容器的體積為10L，
則1min內用氫氣表示的平均速率v（H₂）=

0.3mol 10L

1min

=3.0×10^-3mol?L^-1?min^-1；
故答案為：3.0×10^-3mol?L^-1?min^-1；
（2）①由圖可知溫度相同時，到達平衡時，壓強為p₂的CO轉化率高，平衡向正反應方向移動，反應為氣體體積減小的反應，增大壓強平衡向體積減小的方向移動，即p₁＜p₂；故答案為：＜；
②在其它條件不變的情況下，再增加a molCO與2a molH₂，與原來的初始的量等比例；達到新平衡時，原平衡相比壓強增大，平衡正移，所以CO的轉化率增大，故答案為：增大；
（3）已知溶液中c（CO₃^2-）=0.010mol?L^-1，Ksp（CaCO₃）=c（Ca²⁺）?c（CO₃^2-）=2.8×10^-9，所以c（Ca²⁺）=2.8×10^-7 mol?L^-1；
答：鈣離子的濃度為：2.8×10^-7 mol?L^-1；
（4）已知：Ⅰ、2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
Ⅱ、N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol
由蓋斯定律可知，Ⅰ×2-Ⅱ得4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g），
故△H=2×（-483.6kJ/mol）-67.7kJ/mol=-1034.9kJ/mol，故熱化學方程式為：4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ/mol，
故答案為：4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ/mol；

點評：本題考查了化學反應速率計算、平衡移動、熱化學方程式的書寫及蓋斯定律的應用等，難度中等．