Question

10．汽車尾氣中NOx的消除及無(wú)害化處理引起社會(huì)廣泛關(guān)注．
（1）某興趣小組查閱文獻(xiàn)獲得如下信息：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
則反應(yīng)2H₂（g）+2NO（g）=2H₂O（g）+N₂（g）△H=-664.1 kJ/mol．
（2）該小組利用電解原理設(shè)計(jì)了如圖裝置進(jìn)行H₂還原NO的實(shí)驗(yàn)[高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）為介質(zhì)，金屬鈀薄膜做電極]．鈀電極A為陰極，電極反應(yīng)式為2NO+4H⁺+4e^-=N₂↑+2H₂O．
（3）污染物NO、NO₂也可以用燒堿溶液吸收，生成物中無(wú)氣體，該反應(yīng)的離子方程式為NO₂+NO+2OH^-=2NO₂^-+H₂O．只有NO₂也能與NaOH溶液反應(yīng)，生成NaNO₂ 和NaNO₃．現(xiàn)用某燒堿溶液完全吸收n mol NO₂和m mol NO組成的混合氣體，若所得溶液中c（NO₃^-）：c（NO₂^-）=1：9，則原混合氣體中NO₂和NO的物質(zhì)的量之比n：m=3：2．
（4）下列有關(guān)含氮元素溶液的說(shuō)法正確的是CEF
A．c（NH₄⁺）相等的（NH₄）₂SO₄、（NH₄）₂CO₃、（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液中，c[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]＞c[（NH₄）₂SO₄]＞c[（NH₄）₂CO₃]
B．常溫下，等體積的pH=13的NaOH溶液和pH=1的HNO₂溶液混合，所得溶液中
c（Na⁺）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
C．某溶液中只存在OH^-、H⁺、Cl^-、NH₄⁺四種離子，其離子濃度c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），則溶液中c（NH₃•H₂O）+c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）
D．將NH₄Cl溶液蒸干制備NH₄Cl固體
E．施肥時(shí)，草木灰（有效成分為K₂CO₃）不能與NH₄Cl混合使用，是因?yàn)镵₂CO₃與NH₄Cl反應(yīng)生成氨氣會(huì)降低肥效
F．反應(yīng)NH₃（g）+HCl（g）═NH₄Cl（s）在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的△H＜0
（5）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃．25℃時(shí)，將a mol NH₄NO₃溶于水，溶液顯酸性、原因是NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺（用離子方程式表示）．向該溶液滴加氨水至溶液b L時(shí)呈中性，則滴加氨水的過(guò)程中水的電離平衡將逆向（填“正向”“不”或“逆向”）移動(dòng)，所得溶液中氨水的濃度為$\frac{a}{200b}$mol•L^-1．（NH₃•H₂O的電離平衡常數(shù)取K_b=2×10^-5mol•L^-1）
（6）在恒容密閉容器中，氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）分解反應(yīng)：NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）．
①可以判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是BC．
A．2v（NH₃）=v（CO₂）                  B．密閉容器中總壓強(qiáng)不變
C．密閉容器中混合氣體的密度不變    D．密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變
②取一定量的氨基甲酸銨固體放在一個(gè)帶活塞的密閉真空容器中，在25.0℃下達(dá)到分解平衡．若在恒溫下壓縮容器體積，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量是增大 （填“增大”，“減小”或“不變”），平衡常數(shù)不變（填“增大”，“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)已知反應(yīng)和蓋斯定律，可得目標(biāo)反應(yīng)的△H；
（2）根據(jù)在鈀電極A的反應(yīng)物和生成物，可知發(fā)生還原反應(yīng)，利用守恒配平即得電極反應(yīng)式；
（3）二氧化氮中N的化合價(jià)為+4價(jià)，NO中N元素的化合價(jià)為+2價(jià)，反應(yīng)生成一種鹽，則只能生成+3價(jià)的NaNO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，然后改寫(xiě)成離子方程式即可；根據(jù)二氧化氮、一氧化氮和氫氧化鈉反應(yīng)的方程式中各個(gè)物理量之間的關(guān)系式計(jì)算；
（4）A．這幾種銨鹽溶液中，碳酸根離子促進(jìn)銨根離子水解、亞鐵離子抑制銨根離子水解，銨根離子水解程度越大，相同c（NH₄⁺）的溶液中溶質(zhì)的濃度越大；
B．常溫下，等體積的pH=13的NaOH溶液和pH=1的HNO₂溶液混合，溶液呈酸性；
C．氯化銨溶液呈酸性，要使溶液呈堿性，溶質(zhì)應(yīng)該還有一水合氨，所以溶質(zhì)應(yīng)該為NH₄Cl、NH₃．H₂O；
D．NH₄Cl受熱易分解；
E．草木灰中碳酸鉀溶液中水解顯堿性，氯化銨溶液中銨根離子水解顯酸性，二者混合水解相互促進(jìn)損失肥效；
F．當(dāng)△G=△H-T•△S＜0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；
（5）依據(jù)銨根離子水解分析回答；依據(jù)同粒子效應(yīng)，一水合氨對(duì)銨根離子水解起到抑制作用；依據(jù)一水合氨的電離平衡常數(shù)計(jì)算得到氨水濃度；
（6）反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，由此進(jìn)行判斷；根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響來(lái)回答判斷，平衡常數(shù)指各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變平衡常數(shù)不變．

解答 解：（1）根據(jù)已知反應(yīng)：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁=+180.5kJ/mol-----①
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ/mol-----②
根據(jù)蓋斯定律，則反應(yīng)2H₂（g）+2NO（g）=2H₂O（g）+N₂（g）可由②-①得到，則△H=△H₂-△H₁=-664.1kJ/mol，
故答案為：-664.1kJ/mol；
（2）在鈀電極A，NO 轉(zhuǎn)化為N₂ ，發(fā)生還原反應(yīng)，故為陰極，根據(jù)已知反應(yīng)物和生成物，利用守恒配平即得電極反應(yīng)式為2NO+4H⁺+4e^-=N₂ +2H₂O，
故答案為：陰；2NO+4H⁺+4e^-=N₂↑+2H₂O；
 （3）NO₂中N的化合價(jià)為+4價(jià)，NO中N元素的化合價(jià)為+2價(jià)，反應(yīng)生成一種鹽和水，則只能生成+3價(jià)的NaNO₂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，改寫(xiě)成離子方程式為：NO₂+NO+2OH^-=2NO₂^-+H₂O，設(shè)原混合氣體中NO₂和NO的物質(zhì)的量n和m，
NO₂+NO+2NaOH→2NaNO₂+H₂O，
1    1          2
mmol mmol     2mmol
2NO₂+2NaOH=NaNO₂ +NaNO₃ +H₂O，
2                 1       1
（n-m）mol   $\frac{（n-m）mol}{2}$  $\frac{（n-m）mol}{2}$      所得溶液中c（NO₃^-）：c（NO₂^-）=$\frac{（n-m）mol}{2}$：[$2m+\frac{（n-m）mol}{2}$]=1：9，所以n：m=3：2，
故答案為：NO₂+NO+2OH^-=2NO₂^-+H₂O； 3：2；
（4）A．（NH₄）₂SO₄、（NH₄）₂CO₃、（NH₄）₂Fe （SO₄）₂三種溶液中，碳酸根離子促進(jìn)銨根水解，亞鐵離子抑制銨根離子水解，相同濃度的這幾種溶液中銨根離子濃度大小是（NH₄）₂Fe （SO₄）₂＞（NH₄）₂SO₄＞（NH₄）₂CO₃＞NH₃•H₂O，則如果 （NH₄）₂SO₄、（NH₄）₂CO₃、（NH₄）₂Fe （SO₄）₂、溶液中c （NH₄⁺）相等，銨根離子水解程度越大，相同c（NH₄⁺）的溶液中溶質(zhì)的濃度越大，則這幾種溶液的濃度大小順序是c[（NH₄）₂CO₃]＞c[（NH₄）₂SO₄]＞c[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]，故A錯(cuò)誤；
B．亞硝酸不完全電離，溶液中存在電離平衡，常溫下，等體積的pH=13的NaOH溶液和pH=1的HNO₂溶液混合，亞硝酸電離出的氫離子能完全中和氫氧化鈉電離出的氫氧根離子，亞硝酸電離平衡右移，溶液呈酸性，c（NO₂^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故B錯(cuò)誤；
C．某溶液中只存在OH^-、H⁺、Cl^-、NH₄⁺四種離子，其離子濃度c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），氯化銨溶液呈酸性，要使溶液呈堿性，溶質(zhì)應(yīng)該還有一水合氨，所以溶質(zhì)應(yīng)該為NH₄Cl、NH₃•H₂O，一水合氨的電離大于水解，所以c（NH₃•H₂O）+c（NH₄⁺）＞c（Cl^-），故C正確；
D．NH₄Cl受熱易分解，應(yīng)采用冷卻熱NH₄Cl飽和溶液制備NH₄Cl晶體，故D錯(cuò)誤；
E．當(dāng)施肥時(shí)草木灰（有效成分為K₂CO₃）與NH₄Cl混合使用，則二者的水解作用相互促進(jìn)，使N元素以氨氣的形式逸出因而肥效會(huì)降低，故E正確；
F．反應(yīng)NH₃（g）+HCl（g）=NH₄Cl（s）在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，△G=△H-T•△S＜0，•△S＜0，則該反應(yīng)的△H＜0，故F正確；
故選CEF；
（5）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃．25℃時(shí)，將a mol NH₄NO₃溶于水，溶液顯酸性，是因?yàn)殇@根離子水解；反應(yīng)的離子方程式為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；加入氨水溶液抑制銨根離子水解，平衡逆向進(jìn)行；將a mol NH₄NO₃溶于水，向該溶液滴加b L 氨水后溶液呈中性，依據(jù)電荷守恒計(jì)算可知，溶液中氫氧根離子濃度=10^-7mol/L，c（NH₄⁺）=c（NO₃^-）；NH₃•H₂O的電離平衡常數(shù)取K_b=2×10^-5 mol•L^-1，設(shè)混合后溶液體積為1L，（NH₄⁺）=c（NO₃^-）=amol/L；根據(jù)一水合氨電離平衡得到：NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，平衡常數(shù)K=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{amol/L×1{0}^{-7}mol/L}{bL×c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）mol/L}$=2×10^-5 mol•L^-1，計(jì)算得到c（NH₃•H₂O）=$\frac{a}{200b}$mol/L，
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；逆向；$\frac{a}{200b}$；
（6）A．2v（NH₃）═v（CO₂），不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，不一定是平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)是一個(gè)前后系數(shù)和變化的反應(yīng)，密閉容器中總壓強(qiáng)不變，證明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故B正確；
C．密閉容器中混合氣體的密度ρ=$\frac{m}{V}$，質(zhì)量不守恒，分子變化，V不變，容器中總密度不變，證明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故C正確；
D．密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變，不能證明達(dá)到平恒狀態(tài)，故D錯(cuò)誤．
若在恒溫下壓縮容器體積，則會(huì)將壓強(qiáng)增大，平衡向左移動(dòng)，固體質(zhì)量增大，同一反應(yīng)，平化學(xué)衡常數(shù)只受溫度影響，非溫度改變的平衡移動(dòng)，平衡常數(shù)不變，
故答案為：BC；增大；不變．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了反應(yīng)熱的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算、化學(xué)平衡的影響因素分析，平衡標(biāo)志的判斷理解，平衡常數(shù)的影響因素和計(jì)算應(yīng)用，弱電解質(zhì)溶液中的電離平衡的計(jì)算應(yīng)用、離子濃度大小比較等，綜合性大，題目難度較大．