Question

5．氰、硫、碳的氧化物有多種，其中S0₂和N0_x都是大氣污染物，對它們的研究有助于空氣的凈化．
（1）研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時，涉及如下反應：
2NO₂ （g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+C1NO （g） K₁ △H₁＜0 （Ⅰ）
2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）                           K₂ △H₂＜0 （Ⅱ）
4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常數 K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$（用K₁、K₂表示）．
（2）為研究不同條件對反應（Ⅱ）的影響，在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2mol NO 和 0.1mol Cl₂，l0min 時反應（Ⅱ）達到平衡．
測得 l0min 內 v （C1NO）=7.5×10³ mol•L^-1•min^-1，NO的轉化率 a₁=75%．
其它條件保持不變，反應（Ⅱ）在恒壓條件下進行，平衡時NO的轉化率a₂＞ a₁（填“＞”“＜”或“=”）
（3）消除汽車尾氣，可以通過反應2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）實 時，增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率．如圖表示在其他條件不變時，NO的濃度c（NO）隨溫度（T）、催化劑表面積（S）和時間（t）的變化曲線．
①該反應的△H＜（填“＞”或“＜”）0．
②若催化劑的表面積S₁＞S₂，在圖中畫出c（NO）在T₁、S₂條件下達平衡過程中的變化曲線（并作相應標注）．
（4）汽車使用乙醇汽油并不能減少NO_x的排放，這使NO_x的有效消除成為環(huán)保領域的重要課題． NO₂尾氣常用NaOH溶液吸收，生成NaNO₃和NaNO₂．己知NO₂^-的水解常數K=2×10^-11mol•L^-1，常溫下某NaNO₂和HNO₂混合溶液的pH為5，則混合溶液中c（NO₂^-）和c（HNO₂） 的比值為50．
（5）某研究性學習小組欲探究SO₂能否與BaCl₂溶液反應生成BaSO₃沉淀．查閱資料得知常溫下BaSO₃的Ksp=5.48×10^-7，飽和亞硫酸中c（SO₃^2- ）=6.3×10^-8 mol•L^-1．將0.1mol•L^-1的BaCl₂溶液滴入飽和亞硫酸中，不能（填“能”或“不能”）生成BaSO₃，原因是c（Ba ²⁺ ）．（SO₃^2- ）=6.3×10^-8×0.1=6.3×10^-9＜Ksp=5.48×10^-7，所以不能產生沉淀  （請寫出必要的推斷過程）．

Answer 1

分析 （1）已知：①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），
②2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），
根據蓋斯定律①×2-②可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），則該反應平衡常數為①的平衡常數平方與②的商；
（2）測得10min內v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，則△n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，根據方程式知，參加反應的n（NO）=△n（ClNO）=0.15mol，NO的轉化率=$\frac{n（NO）（反應）}{反應初始n（NO）}$×100%；
正反應為氣體物質的量減小的反應，恒溫恒容下條件下，到達平衡時壓強比起始壓強小，其他條件保持不變，反應（Ⅱ）在恒壓條件下進行，等效為在恒溫恒容下的平衡基礎上增大壓強，平衡正向移動；
（3）①根據先拐先平數值大知，T₂＞T₁，升高溫度NO含量增大，平衡逆向移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動；
②若催化劑的表面積S₁＞S₂，在T₁、S₂條件下達到的平衡和T₁、S₁條件下達到的平衡一樣，但是反應速率減慢了；
（4）常溫下某NaNO₂和HNO₂混合溶液的pH為5，該溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$mol/L=10^-9 mol/L，NO₂^-的水解常數=$\frac{c（HN{O}_{2}）．c（O{H}^{-}）}{c（N{{O}_{2}}^{-}）}$，據此計算混合溶液中c（NO₂^-）和c（HNO₂）的比值；
（5）如果鋇離子與亞硫酸根離子濃度積大于溶度積時就產生沉淀，否則不產生沉淀．

解答 解：（1）2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g） K₁ △H＜0 （I）
2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g） K₂ △H＜0 （II）
根據蓋斯定律，Ⅰ×2-Ⅱ可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），則該反應平衡常數K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$，
故答案為：$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$；
（2）測得10min內v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，則△n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，根據方程式知，參加反應的n（NO）=△n（ClNO）=0.15mol，NO的轉化率=$\frac{n（NO）（反應）}{反應初始n（NO）}$×100%=$\frac{0.15mol}{0.2mol}$×100%=75%；
正反應為氣體物質的量減小的反應，恒溫恒容下條件下，到達平衡時壓強比起始壓強小，其他條件保持不變，反應（Ⅱ）在恒壓條件下進行，等效為在恒溫恒容下的平衡基礎上增大壓強，平衡正向移動，NO的轉化率增大，則平衡時NO的轉化率a₂＞a₁，
故答案為：75%；＞；
（3）①根據先拐先平數值大知，T₂＞T₁，升高溫度NO含量增大，平衡逆向移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動，根據圖知，正反應是放熱反應，則△H＜0，
故答案為：＜；
②若催化劑的表面積S₁＞S₂，在T₁、S₂條件下達到的平衡和T₁、S₁條件下達到的平衡一樣，但是反應速率減慢了，c（NO）在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線如右圖所示：

故答案為：；
（4）常溫下某NaNO₂和HNO₂混合溶液的pH為5，該溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$mol/L=10^-9 mol/L，NO₂^-的水解常數=$\frac{c（HN{O}_{2}）．c（O{H}^{-}）}{c（N{{O}_{2}}^{-}）}$，混合溶液中c（NO₂^-）和c（HNO₂）=10^-9：2×10^-11=50，
故答案為：50；
（5）c（Ba ²⁺ ）．（SO₃^2- ）=6.3×10^-8×0.1=6.3×10^-9＜Ksp=5.48×10^-7，所以不能產生沉淀，
故答案為：不能；c（Ba ²⁺ ）．（SO₃^2- ）=6.3×10^-8×0.1=6.3×10^-9＜Ksp=5.48×10^-7，所以不能產生沉淀．

點評 本題考查化學平衡計算、難溶物的溶解平衡、鹽類水解等知識點，綜合性較強，側重考查學生分析、計算能力，明確鹽類水解、難溶物的溶解平衡、化學平衡原理等知識點是解本題關鍵，注意公式的靈活應用，題目難點中等．