Question

6．近年來“霧霾”污染日益嚴(yán)重，原因之一是機(jī)動(dòng)車尾氣中含有NO、NO₂、CO等氣體，減少氮的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一．
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-l
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-l
2C（s）+O ₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol^-l
（1）若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•{c}^{2}（CO）}$，請(qǐng)寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5kJ•molˉ¹．
（2）N₂O₅在一定條件下可發(fā)生分解：2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）．若在恒容絕熱的密閉容器中充入一定量 N₂O₅進(jìn)行該反應(yīng)，下列選項(xiàng)能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是CE．
A．v _正（N₂O₅）=2v _逆（NO₂）    B．容器內(nèi)NO₂濃度是O₂濃度的4倍
C．平衡常數(shù)K不再隨時(shí)間而變化D．混合氣體的密度保持不變
E．混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間而變化
（3）工業(yè)上也可以利用I₂O₅消除CO的污染．已知：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s），不同溫度下，向裝有足量I₂O₅固體的4L恒容密閉容器中通入2mol CO，測(cè)得CO₂的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的曲線如圖1．
回答下列問題：
①下列說法正確的是D
A．d點(diǎn)時(shí)，增大體系壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率變大
B．T₂時(shí)，0～2.0min內(nèi)的反應(yīng)速率v（CO）=0.6mol•L^-l•min^-l
C．b點(diǎn)時(shí)，向平衡體系中再加入I₂O₅（s），平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
D．c點(diǎn)時(shí)體系中混合氣體的壓強(qiáng)在T₂溫度下更大
②5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I_2（s）△H=＜ 0（填“＞”、“=“、“＜“），判斷理由是由圖可知T₂＞T₁，溫度升高CO₂體積分?jǐn)?shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)，正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)．
（4）N₂O₄與 NO₂之間存在反應(yīng)：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H=QkJ•mol^-l．將一定量的 N₂O₄放入恒容密閉容器中，測(cè)得其平衡轉(zhuǎn)化率[α（N₂O₄）]隨溫度變化如圖 2所示．如圖 2中 a 點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下，已知 N₂O₄的起始?jí)簭?qiáng) p₀為 200kPa，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式K_p=213.3KPa（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）．
（5）將固體氫氧化鈉投入 0.1mol/L 的 HN₃（疊氮酸）溶液中，溶液的體積 1L（溶液體積變化忽略不計(jì)），溶液的 pH 變化如圖 3所示，HN₃的電離平衡常數(shù) K=1×10^-5，B 點(diǎn)時(shí)溶液的 pH=7，計(jì)算 B 點(diǎn)時(shí)加入氫氧化鈉的物質(zhì)的量0.099mol（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式首先書寫熱化學(xué)方程式，結(jié)合已知的熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到其熱化學(xué)方程式的焓變，得到此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，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，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（3）①A、對(duì)于給定的反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)；
B、根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；
C、加入固體，平衡不移動(dòng)；
D、根據(jù)先拐先平衡知，T₂比T₁高，此時(shí)混合氣體的壓強(qiáng)更大；
②由圖可知T₂＞T₁，溫度升高CO₂體積分?jǐn)?shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)，故正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，故答案為△H＜0；
（4）化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡分壓冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡分壓冪次方乘積}$計(jì)算；
（5）根據(jù)電荷守恒及電離常數(shù)進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•{c}^{2}（CO）}$，則反應(yīng)為2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），
又①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-l
②C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-l
③2C（s）+O ₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol^-l
蓋斯定律計(jì)算②×2-③-①得到2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ•molˉ¹，
故答案為：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ•molˉ¹；
（2）A．v _正（N₂O₅）=$\frac{1}{2}$v _正（NO₂）=2v _逆（NO₂），不能確定反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；  
B．容器內(nèi)NO₂濃度是O₂濃度的4倍，不能確定反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．平衡常數(shù)K僅與溫度有關(guān)，所以平衡常數(shù)K不再隨時(shí)間而變化，則說明溫度不變，又恒容絕熱，所以反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故C正確；
D．反應(yīng)前后質(zhì)量不變，體積不變，所以混合氣體的密度一直保持不變，則不能確定反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
E．混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間而變化，反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故E正確；
故答案為：CE；
（3）①A、對(duì)于給定的反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、化學(xué)反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$=0.3mol•L^-l•min^-1，故B錯(cuò)誤；
C、加入固體，平衡不移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D、根據(jù)先拐先平衡知，T₂比T₁高，此時(shí)混合氣體的壓強(qiáng)更大，故D正確；
故選D；
②由圖可知T₂＞T₁，溫度升高CO₂體積分?jǐn)?shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)，正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，故答案為：＜；由圖可知T₂＞T₁，溫度升高CO₂體積分?jǐn)?shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)，正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)；
（4）四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率是0.4，設(shè)原來四氧化二的物質(zhì)的量為xmol，轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為0.8xmol，則混合氣體的物質(zhì)的量=（x-0.4x+0.8x）mol=1.4xmol，相同條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，所以反應(yīng)后壓強(qiáng)=$\frac{200KPa}{1.4xmol}$=280KPa，
四氧化二氮的分壓=280KPa×$\frac{0.6xmol}{1.4xmol}$=120KPa，
二氧化氮的分壓=280KPa×$\frac{0.8x}{1.4x}$=160KPa，
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡分壓冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡分壓冪次方乘積}$=$\frac{160{\;}^{2}}{120}$=213.3KPa，
故答案為：213.3KPa；
（5）由電荷守恒式c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（N₃^-）和B點(diǎn)時(shí)溶液的pH=7得：c（Na⁺）=c（N₃^-）
設(shè)氫氧化鈉的物質(zhì)的量為xmol
依據(jù)HN₃?H⁺+N₃^-的電離平衡：K=1×10^-5=$\frac{c（H{\;}^{+}）c（N{\;}_{3}{\;}^{-}）}{c（HN{\;}_{3}）}$=$\frac{10{\;}^{-7}×x}{0.1-x}$
解得：x=0.099mol
故答案為：0.099．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算等，為高頻考點(diǎn)，涉及平衡計(jì)算、蓋斯定律等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算及獲取信息解答問題能力，難點(diǎn)是（4）題平衡常數(shù)的計(jì)算，注意分壓的計(jì)算方法，題目難度中等．