Question

12．請(qǐng)回答下列問題：
（1）已知：N₂、O₂分子中化學(xué)鍵的鍵能分別是946kJ•mol^-1、497kJ•mol^-1．N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.0kJ•mol^-1．則相同條件下破壞NO分子中化學(xué)鍵需要吸收的能量為631.5kJ．
（2）25℃時(shí)，pH=5的CH₃COOH溶液中．由水電離出的氫離子濃度c（H⁺）=1.0×10^-9 kJ•mol^-1；往溶液中加入少量NaOH固體，則溶液中$\frac{c（CH_3COOH）}{[c（CH_3COO^-）•c（H^+）]}$不變（填“增大”、“減小”或“不變”），寫出表示該混合溶液中所有離子濃度之間的一個(gè)等式：c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺）．
（3）25℃下，向某Na₂CO₃溶液中加入稀鹽酸，其中含碳元素的各種微粒物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（φ）隨溶液pH變化的部分情況如圖所示．
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能（填“能”或“不能”）大量共存．
②當(dāng)pH=7時(shí)，溶液中含碳元素的微粒主要為HCO₃^-、H₂CO₃．溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度大小關(guān)系為c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）=c（H⁺）．
③反應(yīng)的CO₃^2-+H₂O═HCO₃^-+OH^-的平衡常數(shù)K_h=10^-4．

Answer 1

分析 （1）舊鍵斷裂吸收的能量減去新鍵生成釋放的能量值即為化學(xué)反應(yīng)所吸收的能量，結(jié)合N₂、O₂分子中化學(xué)鍵的鍵能分別是946kJ•mol^-1、497kJ•mol^-1，N₂（g）+O₂（g）=2NO（g），△H=+180kJ•mol^-1可以計(jì)算NO分子中化學(xué)鍵的鍵能；
（2）溶液中pH=-lgc（H⁺），CH₃COOH為酸，水電離出的c（H⁺）等于溶液中c（OH^-）；往溶液中加入少量NaOH固體，反應(yīng)生成醋酸鈉，溶液中$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）c（{H}^{+}）}$=$\frac{1}{Ka}$溫度不變電離平衡常數(shù)不變，溶液中存在電荷守恒；
（3）常溫下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反應(yīng)生成碳酸氫鈉，再與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳、水，
①根據(jù)圖2可知，pH=8時(shí)只有碳酸氫根離子，pH大于8時(shí)存在碳酸根離子和碳酸氫根離子離子，pH小于8時(shí)存在碳酸和碳酸氫根離子，在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能共存；
②pH=7時(shí)，溶液中溶質(zhì)為碳酸氫鈉、氯化鈉及碳酸，存在的離子主要為：H₂CO₃、HCO₃^-，溶液顯示中性，c（H⁺）=c（OH^-），根據(jù)電荷守恒判斷溶液中各離子濃度大小關(guān)系；
③當(dāng)溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=1：1時(shí)，圖象可知PH=10，c（H⁺）=10^-10mol/L，由Kw可知c（OH^-）=10^-4mol/L，據(jù)此計(jì)算水解平衡常數(shù)．

解答 解：（1）根據(jù)N₂、O₂分子中化學(xué)鍵的鍵能分別是946kJ•mol^-1、497kJ•mol^-1以及反應(yīng)N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1可設(shè)NO分子中化學(xué)鍵的鍵能為X，則有：946kJ•mol^-1+497kJ•mol^-1-2X=180kJ•mol^-1 得：X=631.5kJ•mol^-1，
故答案為：631.5；
（2）CH₃COOH為酸，pH=-lgc（H⁺），pH等于5的CH₃COOH溶液中C（H⁺）=1.0×10^-5mol/L，25℃時(shí)：Kw=c（OH^-）×c（H⁺）=10^-14，溶液中的c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$=1.0×10^-9mol/L，pH等于5的CH₃COOH溶液中氫離子來源為乙酸的電離和水的電離，但乙酸溶液中水電離出的氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，所以由水電離出的C（H⁺）是1.0×10^-9mol/L，往溶液中加入少量NaOH固體，反應(yīng)生成醋酸鈉，溶液中$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）c（{H}^{+}）}$=$\frac{1}{Ka}$溫度不變電離平衡常數(shù)不變，溶液中存在電荷守恒，離子濃度關(guān)系為：c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），
故答案為：1.0×10^-9mol/L；不變；c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺）；
（3）常溫下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反應(yīng)生成碳酸氫鈉，再與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳、水，
①由反應(yīng)及圖象可知，在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能大量共存，
故答案為：不能；
②由圖象可知，pH=7時(shí)，c（OH^-）=c（H⁺），溶液中含碳元素的主要微粒為HCO₃^-、H₂CO₃，電荷守恒可知c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），則c（Na⁺）＞c（Cl^-），因HCO₃^-水解，則c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）=c（H⁺），
故答案為：HCO₃^-、H₂CO₃；c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）=c（H⁺）；
③CO₃^2-的水解常數(shù)K_h=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$，當(dāng)溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=1：1時(shí)，圖象可知PH=10，c（H⁺）=10^-10mol/L，由Kw可知c（OH^-）=10^-4mol/L，
則K_h=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=c（OH^-）=10^-4mol/L，
故答案為：10^-4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及熱化學(xué)方程式書寫、鹽類的水解、平衡常數(shù)計(jì)算、弱電解質(zhì)的電離及溶液中酸堿之間的反應(yīng)，題目難度中等，綜合考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力，注重能力的考查．