Question

CO₂、SO₂、NOx是重要的非金屬氧化物，與我們的生存環(huán)境息息相關(guān)．
（1）SO₂、NOx是形成酸雨和光化學(xué)煙霧的環(huán)境污染性氣體，研究發(fā)現(xiàn)，空氣中少量的 NO₂能參與硫酸型酸雨的形成，反應(yīng)過程如下：
①SO₂+NO₂=SO₃+NO   ②SO₃+H₂O=H₂SO₄   ③2NO+O₂=2NO₂．
則NO₂在上述過程中的作用與H₂SO₄在下述變化中的作用相似的是______．
?A．潮濕的氯氣通過盛有濃H₂SO₄的洗氣瓶     B．硫化氫通入濃H₂SO₄中
?C．亞硫酸鈉固體中加入H₂SO₄              D．制備乙酸乙酯時加入濃H₂SO₄
（2）CO₂可用NaOH溶液吸收得到Na₂CO₃或NaHCO₃．
?①Na₂CO₃俗稱純堿，因CO₃^2-水解而使其水溶液呈堿性，試寫出CO₃^2-水解的離子方程式（忽略第二步水解）______，其水解反應(yīng)的平衡常數(shù)（即水解常數(shù)）的表達(dá)式為K_h=______．
?②已知25℃時，K_h=2×10^-4mol/L，則當(dāng)溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1時，試求溶液的pH=______．
?③0.1mol/L Na₂CO₃溶液中c（OH^-）-c（H⁺）=______[用含c（HCO^-₃）、c（H₂CO₃）的關(guān)系式表示]．
（3）汽車尾氣的主要成分是一氧化碳和氮氧化物，治理尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器，發(fā)生如下反應(yīng)：
2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）；△H＜0．
若在一定溫度下，將2molNO、lmolCO充入固定容積的容器中，反應(yīng)過程中各物質(zhì)的濃度變化如圖所示．則從開始到達(dá)到平衡狀態(tài)的過程中，平均反應(yīng)速率v（CO₂）=______（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．該溫度下，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為：K=______（用分?jǐn)?shù)表示）．20min時，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致N₂濃度發(fā)生如圖所示的變化，則改變的條件可能是______（填字母）．
①加入催化劑  ②降低溫度   ③縮小容器體積   ④增加CO₂的物質(zhì)的量
A．只有①B．只有②C．只有③D．只有④

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)二氧化氮作反應(yīng)物時化合價的變化及在整個反應(yīng)中所起的作用分析；
（2）①碳酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，能發(fā)生水解生成碳酸氫鈉和氫氧化鈉而使溶液呈堿性；水解平衡常數(shù)等于生成物濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪之積的比；
②根據(jù)水解平衡常數(shù)計算氫氧根離子的濃度，再根據(jù)水的離子積常數(shù)計算氫離子的濃度，從而計算其溶液的pH值；
③根據(jù)原子守恒和電荷守恒計算c（OH^-）-c（H⁺）的值；
（3）先計算一氧化碳的反應(yīng)速率，再根據(jù)同一反應(yīng)中同一時間段內(nèi)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計量數(shù)之比判斷二氧化碳的反應(yīng)速率；化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪之積的比；
根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響分析．
解答：解：（1）①SO₂+NO₂=SO₃+NO，該反應(yīng)二氧化氮中氮元素的化合價降低，所以二氧化氮作氧化劑；
將方程式①×2+②+③得方程式為：2SO₂+H₂O+O₂=SO₃+H₂SO₄，所以二氧化氮在整個反應(yīng)過程中起催化劑的作用．
A．潮濕的氯氣通過盛有濃H₂SO₄的洗氣瓶，濃硫酸作干燥劑，故A錯誤；
B．硫化氫通入濃H₂SO₄中，濃硫酸能氧化硫化氫氣體，濃硫酸作氧化劑，故B正確；
C．亞硫酸鈉固體中加入H₂SO₄能生成二氧化硫，是利用強(qiáng)酸制取弱酸，故C錯誤；         
 D．制備乙酸乙酯時加入濃H₂SO₄，濃硫酸作催化劑，故D正確；
故答案為：BD；
（2）①碳酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，能發(fā)生兩步水解，第一步水解生成碳酸氫根離子和氫氧根離子，水解方程式為：CO₃^2-+H₂O=HCO₃^-+OH^-；K_h=，
故答案為：CO₃^2-+H₂O=HCO₃^-+OH^-；K_h=；
②K_h=2×10^-4mol/L，則當(dāng)溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1時，K_h==2×10^-4mol/L，
C（OH^- ）=1×10^-4 mol/L，C（H⁺ ）=1×10^-10mol/L，所以溶液的pH=10，故答案為：10；
③根據(jù)原子守恒和電荷守恒計算c（OH^-）-c（H⁺）的值，根據(jù)碳原子守恒得，c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（H₂CO₃）=0.1mol/L，
根據(jù)溶液中電荷守恒得：2×c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（OH^-）=c（Na⁺ ）+c（H⁺ ），c（Na⁺ ）=0.2mol/L，所以
c（OH^-）-c（H⁺）=C（HCO₃^- ）+2C（H₂CO₃），故答案為：C（HCO₃^- ）+2C（H₂CO₃）；
（3）一氧化碳的反應(yīng)速率==0.027mol/L，同一反應(yīng)中同一時間段內(nèi)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計量數(shù)之比，所以二氧化碳的反應(yīng)速率為0.027mol/L；
平衡時，c（NO）=1.6mol/L，c（CO）=0.6mol/L，c（N₂）=0.2mol/L，c（CO₂）=0.4mol/L，
所以K==L/mol，
根據(jù)圖象知，改變條件的瞬間，氮氣的濃度不變，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氮氣的濃度增大且再次達(dá)到平衡時氮氣的濃度大于原來平衡時的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動．
①加入催化劑平衡不移動，故錯誤；
②降低溫度平衡向正反應(yīng)分析移動，故正確；
③縮小容器體積平衡向正反應(yīng)分析移動，達(dá)平衡時，濃度應(yīng)大于15min時的濃度，但縮小體積的瞬間，氮氣的濃度會增大，但圖片中15min時氮氣的濃度不變，故錯誤；
④增加CO₂的物質(zhì)的量平衡向逆反應(yīng)方向移動，氮氣的平衡濃度降低，故錯誤．
故答案為：0.027mol/L；L/mol；B．
點評：本題考查了化學(xué)平衡的有關(guān)問題，難度較大，難點是根據(jù)溶液中電荷守恒和原子守恒計算c（OH^-）-c（H⁺）的值．