Question

19．研究碳、氮及其化合物的轉(zhuǎn)化對(duì)于環(huán)境的改善有重大意義．
（1）氧化還原法消除NOx的轉(zhuǎn)化如下：NO$→_{反應(yīng)Ⅰ}^{O_{3}}$NO₂$→_{反應(yīng)Ⅱ}^{CO（NH_{2}）_{2}}$N₂
已知：NO（g）+O₃（g）═NO₂（g）+O₂（g）△H=-200.9kJ/mol
2NO（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-116.2kJ/mol
則反應(yīng)I的熱化學(xué)方程式為3NO（g）+O₃（g）═3NO₂（g）△H=-317.1 kJ•mol^-1．
（2）有人設(shè)想將CO按下列反應(yīng)除去：2CO（g）═2C（s）+O₂（g）△H＞0，請(qǐng)你分析該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)？否（填“是”或“否”），依據(jù)是該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，根據(jù)G=△H-T•△S，G＞0．
（3）一定條件下，CO可與粉末狀的氫氧化鈉作用生成甲酸鈉．已知常溫時(shí)，甲酸的電離平衡常數(shù)K_a=1.70×10^-4．
①甲酸鈉的水溶液呈堿性，請(qǐng)用離子反應(yīng)方程式表示其原因HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-．
②向20mL 0.1mol/L的甲酸鈉溶液中滴加10ml 0.1mol/L的鹽酸，混合液呈酸性（填“酸”或“堿”），溶液中離子濃度從大到小的順序?yàn)閏（Na⁺）＞c（HCOO^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（4）活性炭也可用于處理汽車尾氣中的NO．在2L恒容密閉容器中加入0.1000molNO和2.030mol固體活性炭，生成A、B兩種氣體，在不同溫度下測(cè)得平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量如表：

	固體活性炭/mol	NO/mol	A/mol	B/mol
200℃	2.000	0.0400	0.0300	0.0300
335℃	2.005	0.0500	0.0250	0.0250

①該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱（填”吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
②200℃時(shí)，平衡后向恒容容器中再充入0.1molNO，再次平衡后，NO的百分含量將不變．（填“增大”、“減小”或“不變”）．
③計(jì)算反應(yīng)體系在335℃時(shí)的平衡常數(shù)0.25．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)ⅠNO（g）和O₃（g）根據(jù)蓋斯定律，①NO（g）+O₃（g）═NO₂（g）+O₂（g）△H=-200.9kJ/mol，②2NO（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-116.2kJ/mol，得目標(biāo)反應(yīng)的反應(yīng)熱等于①+②；
（2）根據(jù)△G=△H-T•△S判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，如果△G＜0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，△G＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行；
（3）①甲酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性，所以水溶液呈堿性，離子反應(yīng)方程式表示其原因HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-；
②向20mL 0.1mol/L的甲酸鈉溶液中滴加10ml 0.1mol/L的鹽酸，得到等物質(zhì)的量濃度的甲酸、甲酸鈉和氯化鈉的混合液，以甲酸的電離為主，溶液呈酸性，溶液中離子濃度從大到小的順序?yàn)?nbsp;c （Na⁺）＞c（HCOO^-）＞c （Cl^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（4）①溫度升高平衡逆向移動(dòng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
②由200℃時(shí)，各物質(zhì)的量關(guān)系可知，反應(yīng)方程式為：2NO?A+B，兩邊氣體的計(jì)量數(shù)相等，而平衡后向恒容容器中再充入0.1molNO，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)；③平衡常數(shù)等于平衡時(shí)生成物的濃度冪之積比上反應(yīng)的濃度冪之積，由此分析解答．

解答 解：（1）反應(yīng)ⅠNO（g）和O₃（g）根據(jù)蓋斯定律，①NO（g）+O₃（g）═NO₂（g）+O₂（g）△H=-200.9kJ/mol，②2NO（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-116.2kJ/mol，得目標(biāo)反應(yīng)的反應(yīng)熱等于①+②，所以I的熱化學(xué)方程式為3NO（g）+O₃（g）═3NO₂（g）△H=-317.1 kJ•mol^-1，故答案為：3NO（g）+O₃（g）═3NO₂（g）△H=-317.1 kJ•mol^-1；
（2）根據(jù)△G=△H-T•△S判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，如果△G＜0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，△G＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，2CO（g）=2C（s）+O₂（g），該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，根據(jù)G=△H-T•△S，G＞0，不能實(shí)現(xiàn)，
故答案為：否；該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，根據(jù)G=△H-T•△S，G＞0；
（3）①甲酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性，所以水溶液呈堿性，離子反應(yīng)方程式表示其原因HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-，故答案為：HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-；
②向20mL 0.1mol/L的甲酸鈉溶液中滴加10ml 0.1mol/L的鹽酸，得到等物質(zhì)的量濃度的甲酸、甲酸鈉和氯化鈉的混合液，以甲酸的電離為主，溶液呈酸性，溶液中離子濃度從大到小的順序?yàn)?nbsp;c （Na⁺）＞c（HCOO^-）＞c （Cl^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故答案為：酸； c （Na⁺）＞c（HCOO^-）＞c （Cl^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（4）①溫度升高平衡逆向移動(dòng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故答案為：放熱；      
②由200℃時(shí)，各物質(zhì)的量關(guān)系可知，反應(yīng)方程式為：2NO?A+B，兩邊氣體的計(jì)量數(shù)相等，而平衡后向恒容容器中再充入0.1molNO，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，所以NO的百分含量將不變，故答案為：不變；    
③平衡常數(shù)等于平衡時(shí)生成物的濃度冪之積比上反應(yīng)的濃度冪之積，所以K=$\frac{\frac{0.025}{2}×\frac{0.025}{2}}{（\frac{0.05}{2}）^{2}}$=0.25，故答案為：0.25．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道關(guān)于化學(xué)反應(yīng)能量變化，化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)的總合考查題，主要考查了化學(xué)平衡移動(dòng)原理應(yīng)用，平衡常數(shù)計(jì)算，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度中等．