Question

9．氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要應(yīng)用，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
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）+O_2（g）．某溫度下測(cè)得恒容密閉容器中N2O5濃度隨時(shí)間的變化如表：

t/min	0.00	1.00	2.00	3.00	4.00	5.00
c（N2O5）/（mol•L-1）	1.00	0.71	0.50	0.35	0.25	0.17

①反應(yīng)開始時(shí)體系壓強(qiáng)為P₀，第3.00min時(shí)體系壓強(qiáng)為p₁，則p₁：p₀=1.975；2.00min～5.00min內(nèi)，O₂的平均反應(yīng)速率為0.055mol•Lˉ¹•minˉ¹．
②一定溫度下，在恒容密閉容器中充入一定量N₂O₅進(jìn)行該反應(yīng)，能判斷反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是a．
a．容器中壓強(qiáng)不再變化
b．NO₂和O₂的體積比保持不變
c.2v正（NO₂）=v逆（N₂O₅）
d．氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為43.2，且保持不變
（3）N₂O ₄與NO₂之間存在反應(yīng)：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H=QkJ•mol^-1．將一定量的NO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1所示．

如圖1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)K_p=213.3KPa（小數(shù)點(diǎn)后保留一位數(shù)字，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)）．
（4）將固體氫氧化鈉投入0.1mol/L的HN₃（氫疊氮酸）溶液當(dāng)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2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)算得到縮小熱化學(xué)方程式的焓變，得到此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（2）①相同條件下，氣體的物質(zhì)的量之比等于其壓強(qiáng)之比；
                  2N₂O₅（g）═4NO₂（g）+O₂（g）
開始（mol/L）1.00            0             0
反應(yīng)（mol/L）0.65           1.3          0.325
2min（mol/L）0.35         1.3         0.325
反應(yīng)前后氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比；
先計(jì)算五氧化二氮的反應(yīng)速率，再根據(jù)同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比計(jì)算氧氣反應(yīng)速率；
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）化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡分壓冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡分壓冪次方乘積}$；
（4）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=$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•{c}^{2}（CO）}$，反應(yīng)為2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），
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）①相同條件下，氣體的物質(zhì)的量之比等于其壓強(qiáng)之比；
                 2N₂O₅（g）═4NO₂（g）+O₂（g）
開始（mol/L）1.00            0             0
反應(yīng)（mol/L）0.65           1.30          0.325
2min（mol/L）0.35         1.30         0.325
反應(yīng)前后氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，所以p：p₀=（0.35+1.30+0.325）mol：1.00mol=1.975，2.00min～5.00min內(nèi)，v（N₂O₅）=$\frac{0.5-0.17}{5-2}$mol/（L．min）=0.11mol/（L．min），再根據(jù)同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比得氧氣反應(yīng)速率=$\frac{1}{2}$v（N₂O₅）=0.055mol•L^-1•min^-1，
故答案為：1.975； 0.055 mol•Lˉ¹•minˉ¹；
②a．容器中壓強(qiáng)不再變化，反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故a正確；
b．NO₂和O₂的體積比始終都不變，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．υ_正（NO₂）=2υ_逆（N₂O₅）才表明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d．平衡時(shí)，氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為大于43.2，且保持不變．故d錯(cuò)誤．
故答案為：a；
（3）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=$\frac{生成物平衡分壓冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡分壓冪次方乘積}$=$\frac{16{0}^{2}}{120}$=213.3KPa，
故答案為：213.3KPa；
（4）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=$\frac{c（{H}^{+}）c（{{N}_{3}}^{-}）}{c（）H{N}_{3}}$=$\frac{1{0}^{-7}×x}{0.1-x}$
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，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（3）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．