Question

Ⅰ．2013年初，霧霾天氣多次肆虐天津、北京等地區(qū)．其中，燃煤和汽車尾氣是造成空氣污染的原因之一．
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）．△H＜0
①該反應平衡常數表達式

 

．
②若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且能說明反應在進行t₁時刻達到平衡狀態(tài)的是

 

（填代號）．

（2）直接排放煤燃燒產生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題．
煤燃燒產生的煙氣含氮的氧化物，用CH₄催化還原NO_X可以消除氮氧化物的污染．
已知：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
寫出CH₄催化還原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的熱化學方程式：

 

．
Ⅱ．A、B、C、D、E為原子序數依次增大的五種短周期元素，其中僅含有一種金屬元素，A和D最外層電子數相同；B、C和E在周期表中相鄰，且C、E同主族．B、C的最外層電子數之和等于D的原子核外電子數，A和C可形成兩種常見的液態(tài)化合物．
請回答下列問題：
（1）C、D、E三種原子對應的離子半徑由大到小的順序是

 

 （填具體離子符號）；A、B、C三種元素按1：7：12的質量比組成的化合物中含有的化學鍵的類型屬于

 

．
（2）某金屬常用于制作易拉罐，該金屬制作的廢棄易拉罐能與 A、C、D組成的化合物溶液反應，該反應的離子方程式為：

 

．
（3）A、C兩元素的單質與燒堿溶液組成燃料電池，其負極反應式為

 

，用該電池電解1L1mol/L NaCl溶液，當消耗標準狀況下1.12L A₂時，所得溶液在常溫下的PH=

 

（假設電解過程中溶液的體積不變）．

Answer 1

考點：化學平衡常數的含義,位置結構性質的相互關系應用,熱化學方程式

專題：基本概念與基本理論,元素周期律與元素周期表專題

分析：Ⅰ．（1）①化學平衡常數為生成物濃度系數次冪的乘積與反應物濃度系數次冪乘積的比值；
②a、到達平衡后正、逆速率相等，不再變化；
b、到達平衡后，溫度為定值，平衡常數不變，結合反應熱判斷隨反應進行容器內溫度變化，判斷溫度對化學平衡常數的影響；
c、t₁時刻后二氧化碳、NO的物質的量發(fā)生變化，最后不再變化；
d、到達平衡后各組分的含量不發(fā)生變化；
（2）根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當的系數進行加減構造目標熱化學方程式；
Ⅱ．A、B、C、D、E為原子序數依次增大的五種短周期元素，C與B、E在周期表中相鄰，且C、E同主族，且C、E同主族，原子序數C大于A、B小于E，則C處于第二周期，E處于第三周期，所以B、C、E在周期表中的位置關系為，A和D最外層電子數相同，則二者處于同族，原子序數D大于C且小于E，則D為第三周期，其中僅含一種金屬元素，D應為金屬，B、C的最外層電子數之和等于D的原子核外電子數，D的核外電子數為奇數，則D為鈉元素或鋁元素，若D為鈉元素，則A為氫元素，B為氮元素，C為氧元素，E為硫元素，A和C可形成化合物H₂O、H₂O₂，符合題意．若D為鋁元素，則A為硼元素，B為氧元素，C為氟元素，E為氯元素，A和C形成化合物，不符合題意，故A為氫元素，B為氮元素，C為氧元素，D為鈉元素，E為硫元素；甲為H₂O；乙為H₂O₂．

解答： 解：Ⅰ．（1）①已知反應為：2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g），則K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(NO)?c2(CO)

，故答案為：K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(NO)?c2(CO)

；
②a、到達平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時刻V_正最大，之后隨反應進行速率發(fā)生變化，未到達平衡，故a錯誤；
b、該反應正反應為放熱反應，隨反應進行溫度升高，化學平衡常數減小，到達平衡后，溫度為定值，達最高，平衡常數不變，為最小，圖象與實際符合，故b正確，
c、t₁時刻后二氧化碳、NO的物質的量發(fā)生變化，t₁時刻未到達平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d、NO的質量分數為定值，t₁時刻處于平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：bd；
（2）已知：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-867kJ/mol①
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₂=-56.9kJ/mol②
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol③
根據蓋斯定律，①-②+④×2可得CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），故△H=-867kJ/mol-（-56.9kJ/mol）+2（-44.0）kJ/mol=-898.1kJ/mol 即CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol；
Ⅱ．A、B、C、D、E為原子序數依次增大的五種短周期元素，C與B、E在周期表中相鄰，且C、E同主族，且C、E同主族，原子序數C大于A、B小于E，則C處于第二周期，E處于第三周期，所以B、C、E在周期表中的位置關系為，A和D最外層電子數相同，則二者處于同族，原子序數D大于C且小于E，則D為第三周期，其中僅含一種金屬元素，D應為金屬，B、C的最外層電子數之和等于D的原子核外電子數，D的核外電子數為奇數，則D為鈉元素或鋁元素，若D為鈉元素，則A為氫元素，B為氮元素，C為氧元素，E為硫元素，A和C可形成化合物H₂O、H₂O₂，符合題意．若D為鋁元素，則A為硼元素，B為氧元素，C為氟元素，E為氯元素，A和C形成化合物，不符合題意，故A為氫元素，B為氮元素，C為氧元素，D為鈉元素，E為硫元素；甲為H₂O；乙為H₂O₂；
（1）已知C、D、E三種原子對應的離子為O^2-、Na⁺、S^2-，則離子半徑由大到小的順序是S^2-＞O^2-＞Na⁺； A、B、C分別為H、N、O，則種元素按1：7：12的質量比組成的化合物為NH₄NO₃，其含有化學鍵為離子鍵、共價鍵、配位鍵；
故答案為：S^2-＞O^2-＞Na⁺； 離子鍵、共價鍵、配位鍵；
（2）易拉罐一般為鋁制的，鋁與A、C、D組成的化合物溶液即NaOH溶液反應，其離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）氫氣、氧氣與燒堿溶液，組成的燃料電池，氫氣在負極放電，在堿性條件下生成水，電解反應式為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
用該電池電解1L1mol/LNaCl溶液，當消耗標準狀況下1.12LH₂時，氫氣的物質的量=

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，生成的NaOH物質的量=0.05mol×2=0.1mol，故n（OH^-）=0.1mol/L，則c（H⁺）=

10-14

0.1

=10^-13，故溶液的pH=-lg10^-13=13，
故答案為：H₂-2e+2OH^-=2H₂O；13．

點評：本題考查化學平衡圖象、影響化學平衡的因素、熱化學方程式書寫、原子結構與元素位置關系、離子半徑比較、化學鍵、原電池和電解池原理的應用等，題目綜合性較大，難度較大，是對知識的綜合利用、注意基礎知識的理解掌握．