Question

【題目】甲烷、乙烯是兩種重要的有機化合物，回答下列問題：

(1)工業(yè)上以乙烷(C2H6)為原料，用傳統(tǒng)的熱裂解法或現(xiàn)在的氧化裂解法制取乙烯：

①C2H6(g)=C2H4(g) +H2(g) ΔH1=+136kJ/mol；

②2C2H6(g)+O2(g)=2C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2=-220kJ/mol

已知上述反應(yīng)中部分化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表：

化學(xué)能	H-H(g)	H-O(g)	O=O(g)
鍵能( kJ/mol)	436	a	496

由此計算a=_________。

(2)甲烷可用于消除氮氧化物NO2：CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，在溫度為T1和T2時，分別降0.5molCH4和1.2molNO2充入1L恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，測得有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

溫度	物質(zhì)的量 時間/min	0	10	20	40	50
T1	n(CH4)/mol	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
T2	n(CH4)/mol	0.50	0.30	0.18	x	0.15

①溫度為T1時，0—10min內(nèi)NO2的平均反應(yīng)速率v(NO2)=__________________。

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷T1 _________T2(填“＞”“＜”或“=”)，當(dāng)溫度為T2時反應(yīng)進(jìn)行到40min時，x_______0.15(填“＞”“＜”或“=”)，該反應(yīng)為_________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。

③單位時間內(nèi)形成C—H鍵與形成C==O氧鍵的數(shù)目之比為_________時，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。

④溫度為T2時，若相平衡后的容器中再充入0.5molCH4和1.2molNO2，重新達(dá)到平衡時，n(N2)的范圍是__________________。

(3)甲烷、乙烯完全燃燒均生成CO2，常溫下H2CO3H++HCO3- Ka1=4.3×10-7；HCO3-H++CO3-2- Ka2=5.6×10-11；NH3·H2ONH4++OH- Kb=1.8×10-5；用氨水吸收CO2生成NH4HCO3溶液，則NH4HCO3溶液顯_________(填“酸性”“堿性”或“中性”)，計算反應(yīng)NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常數(shù)K=_________(結(jié)果保留小數(shù)點后1位)

Answer 1

【答案】465 0.03mol·L-1·min-1 ＜ = 放熱 2:1 0.35mol＜n(N2)＜0.7mol 堿性 1.3×10-3

【解析】

(1)由②—①×2計算可得到：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g ) △H=-492kJ/mol，帶入鍵能計算(2×436+496)-4a=-492，a=465 kJ/mol；

故答案為：465；

(2)①v(NO2)=2×v(CH4)= ==0.03mol·L-1·min-1；

故答案為：0.03mol·L-1·min-1；

②由表中數(shù)據(jù)可知，前20min內(nèi)溫度T2的平均反應(yīng)速率大于溫度T1的平均反應(yīng)速率，則溫度T2＞T1，T2溫度先達(dá)到平衡時間小于40min，50min處于平衡狀態(tài)，此時甲烷的物質(zhì)的量為0.15mol，大于T1溫度平衡時的0.1mol，說明平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

故答案為：＜ ，=，放熱；

③相同時間內(nèi)形成4molC—H鍵時形成2molC=O鍵，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

故答案為：2:1；

④假如平衡不能發(fā)生移動，則重新達(dá)到平衡時，n(N2)=0.70mol。而實際上，反應(yīng)物物質(zhì)的濃度成比例增大，既增大了壓強，平衡向氣體體積減小的逆反應(yīng)方向移動，根據(jù)勒夏特列原理n(N2)比原平恒大，所以0.35mol＜n(N2)＜0.70mol；

故答案為：0.35mol＜n(N2)＜0.7mol；

(3)由Ka1和Kb計算，Kh(HCO3- )＞Kh(NH4+)，即HCO3- 的水解程度大于NH4+的水解程度，所以NH4HCO3溶液顯堿性，反應(yīng)NH4++HCO3-+H2O═NH3H2O+H2CO3的平衡常數(shù)為：K=，分子、分母同時乘以c（H+）c（OH-）可得：K===1.3×10-3；

故答案為：堿性，1.3×10-3。