Question

8．氮及其化合物在生產(chǎn)生活中有廣泛應用．
（1）已知：CO可將部分氮的氧化物還原為N₂．
反應Ⅰ：2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ•mol^-1
反應Ⅱ：4CO（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+4CO₂（g）△H=-1200kJ•mol^-1
寫出CO將NO₂還原為NO的熱化學方程式CO（g）+NO₂（g）?CO₂（g）+NO（g）△H=-227 kJ•mol^-1．
（2）在密閉容器中充入5mol CO和4mol NO，發(fā)生上述反應I，圖1為平衡時NO的體積分數(shù)與溫度、壓強的關系．

回答下列問題：
①溫度：T₁＞T₂（填“＜”或“＞”）．
②某溫度下，在體積為2L的密閉容器中，反應進行10分鐘放出熱量373kJ，用CO的濃度變化表示的平均反應速率v（CO）=0.05 mol•L^-1•min^-1．
③某溫度下，反應達到平衡狀態(tài)D點時，容器體積為2L，此時的平衡常數(shù)K=0.22 L•mol^-1（結果精確到0.01）；若在D點對反應容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小，重新達到的平衡狀態(tài)可能是圖中A～G點中的A點
（3）某溫度時，亞硝酸銀AgNO₂的 K_sp=9.0×10^-4、Ag₂SO₄的Ksp=4.0×10^-5，當向含NO₂^-、SO₄^2-混合溶液中加入AgNO₃溶液至SO₄^2-恰好完全沉淀（即SO₄^2-濃度等于1.0×10^-5 mol•L^-1）時，c（NO₂^-）=4.5×10^-4 mol•L^-1．
（4）如圖2，在酸性條件下，電解水中CN^-可轉化為CO₂和N₂，請寫出陽極的電極反應式2CN^-+4H₂O-10e^-=N₂↑+2CO₂↑+8H⁺．

Answer 1

分析 （1）已知：反應Ⅰ：2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ•mol^-1
反應Ⅱ：4CO（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+4CO₂（g）△H=-1200kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，$\frac{1}{2}$（Ⅱ-Ⅰ）得到CO（g）+NO₂（g）?CO₂（g）+NO（g），據(jù)此計算；
（2）①根據(jù)反應2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ•mol^-1，升高溫度，平衡逆向移動，所以NO的體積分數(shù)會增大；
②用CO的濃度變化表示的平均反應速率v（CO）=$\frac{△c}{△t}$結合熱化學方程式的意義回答計算；
③根據(jù)三行式結合化學平衡移動原理來回答；
（3）根據(jù)沉淀溶解平衡常數(shù)Ksp進行計算；
（4）在電解池的陽極上發(fā)生失電子的氧化反應，據(jù)此書寫電極反應．

解答 解：（1）已知：反應Ⅰ：2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ•mol^-1
反應Ⅱ：4CO（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+4CO₂（g）△H=-1200kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，$\frac{1}{2}$（Ⅱ-Ⅰ）得到CO（g）+NO₂（g）?CO₂（g）+NO（g），）△H=$\frac{1}{2}$（-1200kJ•mol^-1+746kJ•mol^-1）=-227 kJ•mol^-1；
故答案為：CO（g）+NO₂（g）?CO₂（g）+NO（g）△H=-227 kJ•mol^-1；
（2）①根據(jù)反應2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ•mol^-1，升高溫度，平衡逆向移動，所以NO的體積分數(shù)會增大，即T₁＞T₂，故答案為：＞；
②在體積為2L的密閉容器中，反應進行10分鐘放出熱量373kJ，根據(jù)反應：2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ•mol^-1，消耗CO的物質的量是$\frac{373×2}{746}$=1moL，v（CO）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1mol}{2L}}{10min}$=0.05 mol•L^-1•min^-1；故答案為：0.05 mol•L^-1•min^-1；
③某溫度下，反應達到平衡狀態(tài)D點時，NO的體積分數(shù)是25%，設CO的變化濃度是x，
2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
初始濃度：2.5 2 0 0
變化濃度：x x 0.5x x
平衡濃度：2.5-x 2-x 0.5x x
NO的體積分數(shù)是25%，即$\frac{2-x}{2.5-x+2-x+0.5x+x}$×100%=25%，解得x=1，此時K=$\frac{{1}^{2}×0.5}{1．{5}^{2}×1}$=0.22 L•mol^-1；若在D點對反應容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小，則平衡會逆向移動，NO的體積分數(shù)增加，重新達到的平衡狀態(tài)可能是圖中A點，
故答案為：0.22 L•mol^-1；A；
（3）當向含NO₂^-、SO₄^2-混合溶液中加入AgNO₃溶液至SO₄^2-恰好完全沉淀，根據(jù)Ag₂SO₄的Ksp=4.0×10^-5，此時銀離子濃度=$\sqrt{\frac{4.0×1{0}^{-5}}{1.0×1{0}^{-5}}}$=2.0，c（NO₂^-）=
$\frac{9.0×1{0}^{-4}}{2.0}$=4.5×10^-4 mol•L^-1；故答案為：4.5×10^-4 mol•L^-1；
（4）在酸性條件下，電解水中CN^-可轉化為CO₂和N₂，陽極上發(fā)生失電子的氧化反應，其電極反應式為：2CN^-+4H₂O-10e^-=N₂↑+2CO₂↑+8H⁺，故答案為：2CN^-+4H₂O-10e^-=N₂↑+2CO₂↑+8H⁺．

點評 本題涉及蓋斯定律的應用、化學平衡的有關計算，電極反應式的書寫知識，注意知識的綜合應用是關鍵，難度中等．