Question

研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時，涉及如下放熱反應(yīng)：
2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）  K₁△H=a kJ/mol （Ⅰ）
2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）               K₂△H=b kJ/mol （Ⅱ）
（1）反應(yīng)4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常數(shù)
K=

 

（用K₁、K₂表示），△H=

 

kJ/mol（用a、b表示）．
（2）為研究不同條件對反應(yīng)（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 Cl₂，10min時反應(yīng)（Ⅱ）達到平衡．測得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10^-3mol?L^-1?min^-1，則平衡后n（Cl₂）=

 

mol．其它條件保持不變，反應(yīng)（Ⅱ）在恒壓條件下進行，平衡常數(shù)K₂

 

（填“增大”“減小”或“不變”）．
（3）實驗室可用NaOH溶液吸收NO₂，反應(yīng)為2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O．含0.2mol NaOH的水溶液與0.2mol NO₂恰好完全反應(yīng)得1L溶液A，溶液B為0.1mol?L?¹的CH₃COONa溶液，則兩溶液中c（NO₃?）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO?）由大到小的順序為

 

．（已知HNO₂的電離常數(shù)K_a=7.1×10^-4mol?L?¹，CH₃COOH的電離常數(shù)K_a=1.7×10^-5mol?L?¹）
（4）由有機陽離子、Al₂Cl₇^-和AlCl₄^-組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁．鋼制品應(yīng)接電源的

 

極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為

 

．若改用AlCl₃水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理,化學平衡的影響因素,化學平衡的計算,離子濃度大小的比較

專題：

分析：（1）依據(jù)化學平衡常數(shù)概念，結(jié)合反應(yīng)化學方程式書寫平衡常數(shù)，結(jié)合平衡常數(shù)表達式計算得到平衡常數(shù)關(guān)系；
（2）依據(jù)平衡三段式列式計算；平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度、壓強變化；
（3）0.2mol NaOH的水溶液與0.2mol NO₂恰好完全反應(yīng)得1L溶液A，反應(yīng)為2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，得到溶液中NaNO₃物質(zhì)的量濃度為0．mol/L，NaNO₂物質(zhì)的量為0.1mol/L，溶液B為0.1mol?L^-1的CH₃COONa溶液，已知HNO₂的電離常數(shù)K_a=7.1×10^-4mol?L^-1，CH₃COOH的電離常數(shù)K_a=1.7×10^-5mol?L^-1，說明CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，對應(yīng)陰離子水解程度大，據(jù)此分析判斷；
（4）依據(jù)電鍍原理分析，鋼鐵上鍍鋁是利用鋁做陽極，鋼鐵做陰極，由有機陽離子、Al₂Cl₇^-和AlCl₄^-組成的離子液體做電解液來實現(xiàn)；改用AlCl₃水溶液作電解液是溶液中氫離子在陰極放電生成氫氣．

解答： 解：（1）（Ⅰ）2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），△H₁＜0 （Ⅰ），平衡常數(shù)K₁=

c(ClNO)

c2(NO2)

，
（Ⅱ）2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），△H₂＜0 （Ⅱ），平衡常數(shù)K₂

c2(ClNO)

c2(NO)×c(Cl2)

，
反應(yīng)4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常數(shù)K=

c(Cl2)×c2(NO)

c2(NO2)

，計算得到K=

K12

K2

，所求反應(yīng)是通過（Ⅰ）×2-（Ⅱ）得到偶的，故△H=2a-b，故答案為：

K12

K2

；2a-b   
（2）在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl₂，10min時反應(yīng)（Ⅱ）達到平衡，測得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10^-3mol?L^-1?min^-1，物質(zhì)的量為7.5×10^-3mol?L^-1?min^-1×10min×2L=0.15mol，
             2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），
起始量（mol） 0.2      0.1        0
變化量（mol） 0.15     0.075    0.15
平衡量（mol） 0.05     0.025    0.15
則平衡后n（Cl₂）=0.025mol，平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度、壓強變化，故答案為：0.025；不變；
（3）0.2mol NaOH的水溶液與0.2mol NO₂恰好完全反應(yīng)得1L溶液A，反應(yīng)為2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，得到溶液A中NaNO₃物質(zhì)的量濃度為0．mol/L，NaNO₂物質(zhì)的量為0.1mol/L，溶液B為0.1mol?L^-1的CH₃COONa溶液，已知HNO₂的電離常數(shù)K_a=7.1×10^-4mol?L^-1，CH₃COOH的電離常數(shù)K_a=1.7×10^-5mol?L^-1，說明CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，對應(yīng)陰離子水解程度大，醋酸根離子和亞硝酸根離子水解，兩溶液中c（NO₃^-）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO^-）由大到小的順序為：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）；
故答案為：c（NO₃?）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO?）；
（4）依據(jù)電鍍原理分析，鋼鐵上鍍鋁是利用鋁做陽極與電源正極相連，鋼鐵做陰極與電源負極相連，由有機陽離子、Al₂Cl₇^-和AlCl₄^-組成的離子液體做電解液來實現(xiàn)，離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng)，則陰極反應(yīng)生成鋁是發(fā)生的還原反應(yīng)，鋁元素化合價降低，分析離子液體成分，結(jié)合電荷守恒分析可知是Al₂Cl₇^-得到電子生成，電極反應(yīng)為：4Al₂Cl₇^-+3e^-=Al+7AlCl₄^-；改用AlCl₃水溶液作電解液是溶液中氫離子在陰極放電生成氫氣，2H⁺+2e^-=H₂↑；
故答案為：負；4Al₂Cl₇^-+3e^-=Al+7AlCl₄^-；H₂．

點評：本題考查了化學平衡常數(shù)的計算，影響化學平衡的因素分析應(yīng)用判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．