Question

【題目】Ⅰ.據報道，我國在南海北部神狐海域進行的可燃冰(甲烷的水合物)試采獲得成功。甲烷是一種重要的化工原料。

(1)甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式，除部分氧化外還有以下兩種：

水蒸氣重整：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)　ΔH1＝＋205.9 kJ·mol－1　 ①

CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1　②

二氧化碳重整：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH3　③

則反應①自發進行的條件是______________，ΔH3＝______________kJ·mol－1。

Ⅱ.氮的固定一直是科學家研究的重要課題，合成氨則是人工固氮比較成熟的技術，其原理為N2 (g)＋3H2 (g) 2NH3(g)。

(2)在不同溫度、壓強和相同催化劑條件下，初始N2、H2 分別為0.1 mol、0.3 mol時，平衡后混合物中氨的體積分數(φ)如下圖所示。

①其中，p1、p2 和p3 由大到小的順序是______________________________，其原因是__________________________________________________________________。

②若分別用vA(N2)和vB(N2)表示從反應開始至達平衡狀態A、B時的化學反應速率，則vA(N2)________vB(N2)(填“>”“<”或“＝”)。

③若在250 ℃、p1 為105 Pa條件下，反應達到平衡時容器的體積為1 L，則該條件下B點N2 的分壓p(N2)為_____________________Pa (分壓＝總壓×物質的量分數，保留一位小數)。

Ⅲ.以連二硫酸根(S2O)為媒介，使用間接電化學法也可處理燃煤煙氣中的NO，裝置如圖所示：

(3)①陰極區的電極反應式為_________________________________。

②NO吸收轉化后的主要產物為NH，若通電時電路中轉移了0.3 mol e－，則此通電過程中理論上吸收的NO在標準狀況下的體積為________mL。

Ⅳ、常溫下,將a mol·L-1的醋酸與b mol·L-1Ba(OH)2 溶液等體積混合,充分反應后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),則該混合溶液中醋酸的電離常數Ka=___________(用含a和b的代數式表示)。

Answer 1

【答案】高溫 ＋247.1 p1>p2>p3 溫度相同時，增大壓強，化學平衡向正反應方向移動，故平衡混合物中氨的體積分數越大則對應壓強越大 < 8.3×103 2SO32-＋4H＋＋2e－===S2O42-＋2H2O 1 344

【解析】

(1)根據 判斷反應①自發進行的條件；根據蓋斯定律計算ΔH3；

(2) ①增大壓強N2 (g)＋3H2 (g) 2NH3(g)平衡正向移動，氨的體積分數增大；

②壓強越大、溫度越高，反應速率越快；

③利用“三段式”計算在250 ℃、p1 為105 Pa條件下，反應達到平衡時容器各物質的量；

(3)①陰極SO32-得電子發生還原反應生成S2O42-；

②根據得失電子守恒計算吸收NO的體積；

Ⅳ、醋酸電離平衡常數Ka= 。

(1)該反應ΔH>0、ΔS>0， 能自發進行，所以在高溫條件下反應①能自發進行；

CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)　ΔH1＝＋205.9 kJ·mol－1　 ①

CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1　②

根據蓋斯定律①-②得CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH3=ΔH1-ΔH2＝＋205.9 kJ·mol－1＋41.2 kJ·mol－1＝＋247.1 kJ·mol－1；

(2) ①溫度相同時，增大壓強，N2 (g)＋3H2 (g) 2NH3(g)平衡正向移動，所以壓強越大氨的體積分數增大，p1、p2 和p3 由大到小的順序是p1>p2>p3；

②壓強越大、溫度越高，反應速率越快；A點壓強、溫度都低于B，所以vA(N2) <vB(N2)；

③

N2 (g)＋3H2 (g) 2NH3(g)

開始 0.1 0.3 0

轉化 x 3x 2x

平衡 0.1-x 0.3-3x 2x

x=0.08mol

平衡時N2 、H2 、NH3的物質的量分別是0.02、0.06、0.16；N2 的分壓p(N2)為 8.3×103；

(3)①陰極SO32-得電子發生還原反應生成S2O42-，陰極反應式是2SO32-＋4H＋＋2e－===S2O42-＋2H2O；

②NO吸收轉化后的主要產物為NH，吸收1molNO轉移5mol電子，設吸收標準狀況下NO的體積為xL

span>X=1.344L=1344mL；

Ⅳ、將a mol·L-1的醋酸與b mol·L-1Ba(OH)2 溶液等體積混合，根據物料守恒c(Ba2+)= ，c(CH3COO-)+ c(CH3COOH) =，2c(Ba2+)=c(CH3COO-)，則c(CH3COO-)=b，c(CH3COOH) =，根據電荷守恒和2c(Ba2+)=c(CH3COO-)可知c(H+)= c(OH-)=10-7，Ka== 。