Question

17．為有效控制霧霾，各地積極采取措施改善大氣質(zhì)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(nèi)安裝催化轉(zhuǎn)化器，可將汽車尾氣中主要污染物轉(zhuǎn)化為無毒的大氣循環(huán)物質(zhì)．
已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+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）的△H=-746.5kJ•mol^-1
（2）將0.20mol NO和0.10mol CO充入一個(gè)容積為1L的密閉容器中，反應(yīng)過程中物質(zhì)濃度變化如圖所示．

①CO在0-9min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（CO）=4.4×10^-3mol•L^-1•min^-1（保留兩位有效數(shù)字）；第12min時(shí)改變的反應(yīng)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(yīng)在第24min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，CO₂的體積分?jǐn)?shù)為22.2%（保留三位有效數(shù)字），化學(xué)平衡常數(shù)值為3.4（保留兩位有效數(shù)字）．
（3）煙氣中的SO₂可用某濃度NaOH溶液吸收，若將一定量的SO₂氣體通入到300mL NaOH的溶液中，再在所得溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量，產(chǎn)生的氣體與反應(yīng)的HCl兩者物質(zhì)的量的關(guān)系如圖2所示（氣體的溶解和HCl的揮發(fā)忽略，NaHSO₃水溶液為酸性）：
①O點(diǎn)溶液中所含溶質(zhì)的化學(xué)式為NaOH、Na₂SO₃；
②a點(diǎn)溶液中各離子溶度大小關(guān)系為c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 （1）已知①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1，又知C和CO的燃燒熱（△H）分別為-393.5kJ•mol^-1和-283kJ•mol^-1，可得熱化學(xué)方程式：②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1、③CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283kJ•mol^-1，根據(jù)蓋斯定律，③×2-①可得：2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g），據(jù)此計(jì)算出該反應(yīng)的焓變；
（2）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算在0-9min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率v（CO）；
12min時(shí)改變條件瞬間各組分濃度不變，而氮?dú)鉂舛仍龃�，NO、CO濃度減小，平衡正向移動(dòng)，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析解答；
②由①中可知12min時(shí)為改變溫度，重新到達(dá)平衡時(shí)NO為0.14mol/L、CO為0.04mol/L、氮?dú)鉃?.03mol/L，由2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）可知二氧化碳為0.06mol/L，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)=$\frac{平衡時(shí)二氧化碳濃度}{混合氣體總濃度}$×100%；根據(jù)K=$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{2}（C{O}_{2}）}{c（NO）•{c}^{2}（CO）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
（3）①Na₂SO₃跟鹽酸的反應(yīng)是分步進(jìn)行的：Na₂SO₃+HCl=NaHSO₃+NaCl，NaHSO₃+HCl=NaCl+H₂O+SO₂↑，由圖象可知生成二氧化硫消耗的HCl的物質(zhì)的量小于從反應(yīng)到開始產(chǎn)生二氧化硫階段消耗的HCl，則氫氧化鈉與二氧化硫反應(yīng)后的溶質(zhì)為NaOH、Na₂SO₃；
②a點(diǎn)氫氧化鈉、亞硫酸鈉都恰好與HCl反應(yīng)生成0.2mol亞硫酸氫鈉、0.3mol氯化鈉，結(jié)合鹽的水解原理判斷各離子濃度大�。�

解答 解：（1）已知①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
又知C和CO的燃燒熱（△H）分別為-393.5kJ•mol^-1和-283kJ•mol^-1
可得熱化學(xué)方程式：②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
③CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，③×2-①可得：2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5KJ/mol，
故答案為：-746.5；
（2）①0-9min內(nèi)CO濃度變化為：（0.1-0.06）mol/L=0.04mol/L，則CO在0-9min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為：v（CO）=$\frac{0.04mol/L}{9min}$=4.4×10^-3L^-1•min^-1，
根據(jù)圖示可知，12min時(shí)改變條件瞬間，各組分濃度不變，而氮?dú)鉂舛仍龃�，NO、CO濃度減小，平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，應(yīng)是降低溫度，
故答案為：4.4×10^-3；D；
②由1中可知12min時(shí)為改變溫度，重新到達(dá)平衡時(shí)NO為0.14mol/L、CO為0.04mol/L、氮?dú)鉃?.03mol/L，由方程式2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）可知二氧化碳為0.06mol/L，則二氧化碳體積分?jǐn)?shù)=$\frac{0.06}{0.14+0.04+0.03+0.06}$×100%=22.2%；
該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)為：K=$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{2}（C{O}_{2}）}{c（NO）•{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0.03×0.0{6}^{2}}{0.1{4}^{2}×0.0{4}^{2}}$=3.4，
故答案為：22.2%；3.4；
（3）①Na₂SO₃跟鹽酸的反應(yīng)是分步進(jìn)行的：Na₂SO₃+HCl=NaHSO₃+NaCl，NaHSO₃+HCl=NaCl+H₂O+SO₂↑，由圖象可知生成二氧化硫消耗的HCl的物質(zhì)的量小于從反應(yīng)到開始產(chǎn)生二氧化硫階段消耗的HCl，則氫氧化鈉與二氧化硫反應(yīng)后的溶質(zhì)為：NaOH、Na₂SO₃，
故答案為：NaOH、Na₂SO₃；
②0點(diǎn)溶質(zhì)為NaOH、Na₂SO₃，根據(jù)反應(yīng)Na₂SO₃+HCl=NaHSO₃+NaCl，NaHSO₃+HCl=NaCl+H₂O+SO₂↑可知，Na₂SO₃轉(zhuǎn)化成NaHSO₃消耗HCl的物質(zhì)的量等于NaHSO₃轉(zhuǎn)化成二氧化硫消耗HCl的物質(zhì)的量，故Na₂SO₃的物質(zhì)的量為：0.5mol-0.3mol=0.2mol，則n（NaOH）=0.3mol-0.2mol=0.1mol，
根據(jù)Cl、Na元素守恒可知a點(diǎn)溶質(zhì)為：0.3molNaCl、0.2molNaHSO₃，鈉離子和氯離子不水解，而HSO₃^-發(fā)生電離和水解，則c（Na⁺）＞c（Cl^-）c（HSO₃^-）；NaHSO₃水溶液為酸性，說明HSO₃^-的電離程度等于其水解程度，則c（H⁺）＞c（OH^-），溶液中還存在水電離的氫離子，則c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
所以a點(diǎn)溶液中離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
故答案為：c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了較為綜合，涉及化學(xué)平衡常數(shù)、離子濃度大小比較、蓋斯定律應(yīng)用等知識(shí)，明確化學(xué)平衡及其影響為解答關(guān)鍵，注意掌握判斷離子濃度大小的常用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用能力．