Question

5．為有效控制霧霾，各地積極采取措施改善大氣質量，有效控制空氣中氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物顯得尤為重要．
（1）在汽車排氣管內按照催化轉化器，可將汽車尾氣中主要污染物轉化為無毒的大氣循環(huán)物質．
已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
②C和CO的燃燒熱（△H）分別為-393.5kJ•mol^-1和-283kJ•mol^-1
則2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g））△H=-746.5kJ•mol^-1
（2）將0.20molNO和0.10molCO充入一個容積為1L的密閉容器中，反應過程中物質濃度變化如圖所示．
①CO在0-9min內的平均反應速率v（CO）=4.4×10^-3mol•L^-1•min^-1 （保留兩位有效數字）；第12min時改變的反應條件可能為D．
A．升高溫度    B．加入NO    C．加催化劑       D．降低溫度
②該反應在第18min時達到平衡狀態(tài)，CO₂的體積分數為22.2%（保留三位有效數字），化學平衡常數K=3.4（保留兩位有效數字）．
（3）通過人工光合作用能將水與燃煤產生的CO₂轉化成HCOOH和O₂．已知常溫下0.1mol•L^-2的HCOONa溶液pH=10，則HCOOH的電離常數K_a=1.0×10^-7．

Answer 1

分析 （1）寫出C和CO燃燒熱的熱化學方程式，結合蓋斯定律計算所需要的熱化學方程式；
（2）①分析圖象濃度變化，結合反應速率概念計算V=$\frac{△c}{△t}$得到，第12min時一氧化碳和一氧化氮減小，氮氣濃度增大，說明平衡正向進行，依據化學平衡移動原理分析判斷選項對平衡的影響；
②依據圖象分析判斷，平衡狀態(tài)時一氧化碳一氧化氮和氮氣濃度，結合化學平衡三段式列式計算平衡百分含量和平衡常數；
（3）計算水解平衡常數Kh，再根據Ka=$\frac{Kw}{Kh}$計算．

解答 解：（1）①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180.5kJ•mol^-1
②C的燃燒熱（△H）為-393.5kJ•mol^-1，熱化學方程式為C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1；
③C0的燃燒熱283kJ•mol^-1 ，熱化學方程式為CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283kJ•mol^-1；
依據蓋斯定律計算③×2-①得到，2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）的△H=-746.5KJ/mol
故答案為：-746.5；
（2）①圖象分析一氧化碳濃度變化=0.10mol/L-0.06mol/L=0.04mol/L，CO在0-9min內的平均反應速率v（CO）=$\frac{0.04mol/L}{9min}$=4.4×10^-3，第12min時，一氧化碳和一氧化氮濃度減小，濃度增大說明平衡正向進行；
A．反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向進行，故A不符合；    
B．加入NO，平衡正向進行，一氧化氮濃度大于原平衡，故B不符合；
 C．加催化劑改變反應速率不改變化學平衡，故C不符合；    
D．反應是放熱反應，降低溫度，平衡正向進行，故D符合；
改變的反應條件可能是降低溫度；
故答案為：4.4×10^-3；D；
 ②該反應在第24min時達到平衡狀態(tài)，平衡濃度c（N₂）=0.03mol/L，c（NO）=0.14mol/L，c（CO）=0.04mol/L，依據化學平衡三段式列式計算
                        2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）
起始量（mol/L） 0.2            0.1          0             0
變化量（mol/L） 0.06         0.06       0.03        0.06
平衡量（mol/L） 0.14        0.04       0.03        0.06
CO₂的體積分數=$\frac{0.06}{0.14+0.04+0.03+0.06}$×100%=22.2%
平衡常數K=$\frac{0.0{6}^{2}×0.03}{0.1{4}^{2}×0.0{4}^{2}}$=3.4
故答案為：22.2%；3.4；
（3）常溫下，0.1mol/L的HCOONa溶液pH為10，溶液中存在HCOO-水解HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-，故K_h=$\frac{1{0}^{-4}×1{0}^{-4}}{0.1-1{0}^{-4}}$=10^-7，則HCOOH的電離常數Ka=$\frac{Kw}{Kh}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-7}}$=1×10^-7，故答案為：1.0×10^-7．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫方法，化學平衡建立，平衡狀態(tài)影響因素分析，化學反應速率、平衡常數計算應用，電解質溶液電荷守恒，弱電解質電離平衡的計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．