Question

4．NO、NO₂ 和CO均為大氣污染物，對其治理備受關(guān)注．請回答下列問題：
I．堿液吸收法
（1）NaOH溶液可將NO和NO₂的混合氣體轉(zhuǎn)化為NaNO₂，該反應(yīng)的離子方程式為NO+NO₂+2OH^-=2NO₂^-+H₂O．
（2）25℃時，HNO₂的電離常數(shù)K_a=4.6×10^-4．常溫下，向NaNO₂溶液中滴加鹽酸至溶液的pH=3時，溶液中$\frac{c（HN{O}_{2}）}{c（N{O}_{2}^{-}）}$=2.2（保留兩位有效數(shù)字）
Ⅱ．已知綜合治理NO和CO的原理為
i.2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂ （g）△H=-746.5kJ•mol^-1
ii．C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂ （g）△H=+172.5kJ•mol^-1
（3）高溫下，1mol C（s）與CO₂ 完全反應(yīng)生成CO的熱化學方程式為C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+919.0kJ/mol．
（4）一定條件下，某密閉容器中發(fā)生反應(yīng)i和反應(yīng)ii．達到平衡后，其他條件不變，升高溫度，CO的體積分數(shù)增大（填“增大”“減小”或“無影響”）．
（5）一定條件下，恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)i．若起始充入的物料比$\frac{c（CO）}{c（NO）}$=y，NO的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與y和溫度（T）的關(guān)系如圖所示．
①y₁＞y₂（填“＞”“＜”或“=”）
②M點和N點對應(yīng)的該反應(yīng)速率：M＞N（填“＞”“＜”或“=”）
（6）t℃時，向容積為10L的恒壓密閉容器中加入1mol C（s）和2molNO（g），發(fā)生反應(yīng)ii．5min達到平衡時，測得0～5min內(nèi)，用CO₂表示的該反應(yīng)速率v（CO₂）=0.016mol•L^-1•min^-1；N₂的體積分數(shù)為a．則：
①t℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=4．
②若保持條件不變，起始向該容器中按下列配比加入物質(zhì)，達到平衡時，N₂的體積分數(shù)仍為a的是B、C（填選項字母）
A.0.5molC和2mol NO           B.2mol N₂和2mol CO₂
C.1mol C、1mol N₂和1mol CO₂   D.1mol C、1mol NO和1mol N₂．

Answer 1

分析 I．（1）NaOH溶液可將NO和NO₂的混合氣體轉(zhuǎn)化為NaNO₂，反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，注意配平，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（2）25℃時，HNO₂的電離常數(shù)K_a=4.6×10^-4，電離方程式為：HNO₂?H⁺+NO₂^-，則其平衡常數(shù)表達式為K_a=$\frac{c（{H}^{+}）c（N{O}_{2}^{-}）}{c（HN{O}_{2}）}$，常溫下，向NaNO₂溶液中滴加鹽酸至溶液的pH=3時，據(jù)此分析計算；
II．（3）高溫下，1mol C（s）與CO₂ 完全反應(yīng)生成CO的方程式為：C（s）+CO₂（g）?2CO（g），該反應(yīng)可由已知的熱化學方程式推導，根據(jù)蓋斯定律計算該反應(yīng)的焓變；
（4）一定條件下，某密閉容器中發(fā)生反應(yīng)i和反應(yīng)ii，反應(yīng)i放熱，反應(yīng)ii吸熱，達到平衡后，其他條件不變，升高溫度，使反應(yīng)i的平衡向左移動，反應(yīng)ii的平衡向右移動，CO的量增多；
（5）①一定條件下，恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)i：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂ （g），根據(jù)圖象，采用控制變量法分析，取相同溫度下，反應(yīng)起始投入的物料比$\frac{c（CO）}{c（NO）}$=y，對于可逆反應(yīng)，增大其中其中反應(yīng)物的量，可使另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，據(jù)此分析判斷；
②M點和N點的起始條件相同，根據(jù)圖象M點溫度大于N點溫度，升高溫度，不論是正反應(yīng)速率還是逆反應(yīng)速率，都會增大；
（6）①t℃時，向容積為10L的恒壓密閉容器中加入1mol C（s）和2molNO（g），發(fā)生反應(yīng)ii：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂ （g），該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$，已知用CO₂表示的該反應(yīng)速率v（CO₂）=0.016mol/（L•min），據(jù)此計算；
②若保持條件不變，起始時按不同的物料比投入反應(yīng)，達到平衡時，N₂的體積分數(shù)仍為a不變，結(jié)合等效平衡的知識分析．

解答 解：I．（1）NaOH溶液可將NO和NO₂的混合氣體轉(zhuǎn)化為NaNO₂，反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，則反應(yīng)的離子方程式為：NO+NO₂+2OH^-=2NO₂^-+H₂O，
故答案為：NO+NO₂+2OH^-=2NO₂^-+H₂O；
（2）25℃時，HNO₂的電離常數(shù)K_a=4.6×10^-4，電離方程式為：HNO₂?H⁺+NO₂^-，則其平衡常數(shù)表達式為K_a=$\frac{c（{H}^{+}）c（N{O}_{2}^{-}）}{c（HN{O}_{2}）}$，常溫下，向NaNO₂溶液中滴加鹽酸至溶液的pH=3時，此時溶液中c（H⁺）=10^-3mol/L，
所以溶液中$\frac{c（HN{O}_{2}）}{c（N{O}_{2}^{-}）}$=$\frac{c（{H}^{+}）}{{K}_{a}}$=$\frac{1{0}^{-3}}{4.6×1{0}^{-4}}$=2.2，注意保留兩位有效數(shù)字，
故答案為：2.2；
II．已知：①2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂ （g）△H₁=-746.5kJ/mol，
             ②C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂ （g）△H₂=+172.5kJ/mol，
（3）高溫下，1mol C（s）與CO₂ 完全反應(yīng)生成CO的化學方程式為：C（s）+CO₂（g）?2CO（g），該反應(yīng)可由②-①得到，根據(jù)蓋斯定律，該反應(yīng)的焓變?yōu)椤鱄=△H₂-△H₁=172.5-（-746.5）=+919.0kJ/mol，
所以該反應(yīng)的熱化學方程式為：C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+919.0kJ/mol，
故答案為：C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+919.0kJ/mol；
（4）一定條件下，某密閉容器中發(fā)生反應(yīng)i和反應(yīng)ii，反應(yīng)i放熱，反應(yīng)ii吸熱，達到平衡后，其他條件不變，升高溫度，使反應(yīng)i的平衡向左移動，反應(yīng)ii的平衡向右移動，CO的量增多，則CO的體積分數(shù)增大，
故答案為：增大；
（5）①一定條件下，恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)i：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂ （g），根據(jù)圖象，采用控制變量法分析，取相同溫度下，反應(yīng)起始投入的物料比$\frac{c（CO）}{c（NO）}$=y，對于可逆反應(yīng)，增大其中其中反應(yīng)物的量，可使另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，也就是CO的量，y的值增大，NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，綜上，y增大，NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)圖象，則y₁＞y₂，
故答案為：＞；
②M點和N點的起始條件相同，根據(jù)圖象M點溫度大于N點溫度，升高溫度，不論是正反應(yīng)速率還是逆反應(yīng)速率，都會增大，則M點和N點對應(yīng)的該反應(yīng)速率為M＞N，
故答案為：＞；
（6）①t℃時，向容積為10L的恒壓密閉容器中加入1mol C（s）和2molNO（g），發(fā)生反應(yīng)ii：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂ （g），該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$，已知用CO₂表示的該反應(yīng)速率v（CO₂）=0.016mol/（L•min），5min達到平衡時，則CO₂消耗的量為△c（CO₂）=v（CO₂）△t=0.08mol/L，根據(jù)反應(yīng)方程式，生成了c（CO₂）=0.08mol，c（N₂）=0.08mol，平衡時，c（NO）=0.2mol/L-2×0.08mol/L=0.04mol/L，則t℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=$\frac{0.08mol/L×0.08mol/L}{（0.04mol/L）^{2}}$=4，
故答案為：4；
②若保持條件不變，起始時按不同的物料比投入反應(yīng)，達到平衡時，N₂的體積分數(shù)仍為a不變，可考慮反應(yīng)是等效平衡的，原平衡是按1mol C（s）和2molNO（g）沖入恒容密閉容器反應(yīng)的，該反應(yīng)是氣體數(shù)守恒的反應(yīng)，恒容條件之下，其等效平衡為起始時按1molN₂和1molCO₂沖入容器反應(yīng)，只需滿足按物料比n（N₂）：n（CO₂）=1：1充入即可，
A．將0.5molC和2mol NO轉(zhuǎn)化為等效平衡為0.5molN₂，0.5molCO₂和1molNO起始，不滿足，故A不選；
B.2mol N₂和2mol CO₂滿足n（N₂）：n（CO₂）=1：1，滿足，故B可選；
C.1mol C、1mol N₂和1mol CO₂，由于C并不影響反應(yīng)的平衡常數(shù)，因此滿足n（N₂）：n（CO₂）=1：1，故C可選；
D.1mol C、1mol NO和1mol N₂，轉(zhuǎn)化為等效平衡為0.5molC，1.5molN₂和0.5molCO₂起始，不滿足，故D不選．
故選BC．

點評 本題主要考察化學原理部分，包含氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，平衡常數(shù)的計算，弱電解質(zhì)的電離平衡，化學平衡的移動，轉(zhuǎn)化率的判斷，化學反應(yīng)速率的計算，等效平衡的應(yīng)用，涉及的知識點較多，考察的比較全面．本題難度中等．