Question

6．近年來“霧霾”污染日益嚴重，原因之一是機動車尾氣中含有NO、NO₂、CO等氣體，減少氮的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護的重要內容之一．
（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
（1）若某反應的平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•{c}^{2}（CO）}$，請寫出此反應的熱化學方程式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）+O₂（g）．若在恒容絕熱的密閉容器中充入一定量 N₂O₅進行該反應，下列選項能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的是CE．
A．v _正（N₂O₅）=2v _逆（NO₂）    B．容器內NO₂濃度是O₂濃度的4倍
C．平衡常數(shù)K不再隨時間而變化D．混合氣體的密度保持不變
E．混合氣體的壓強不隨時間而變化
（3）工業(yè)上也可以利用I₂O₅消除CO的污染．已知：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s），不同溫度下，向裝有足量I₂O₅固體的4L恒容密閉容器中通入2mol CO，測得CO₂的體積分數(shù)隨時間變化的曲線如圖1．
回答下列問題：
①下列說法正確的是D
A．d點時，增大體系壓強，CO的轉化率變大
B．T₂時，0～2.0min內的反應速率v（CO）=0.6mol•L^-l•min^-l
C．b點時，向平衡體系中再加入I₂O₅（s），平衡向正反應方向移動
D．c點時體系中混合氣體的壓強在T₂溫度下更大
②5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I_2（s）△H=＜ 0（填“＞”、“=“、“＜“），判斷理由是由圖可知T₂＞T₁，溫度升高CO₂體積分數(shù)減小，平衡逆向移動，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，正向為放熱反應．
（4）N₂O₄與 NO₂之間存在反應：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H=QkJ•mol^-l．將一定量的 N₂O₄放入恒容密閉容器中，測得其平衡轉化率[α（N₂O₄）]隨溫度變化如圖 2所示．如圖 2中 a 點對應溫度下，已知 N₂O₄的起始壓強 p₀為 200kPa，該溫度下反應的平衡常數(shù)的計算表達式K_p=213.3KPa（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數(shù)）．
（5）將固體氫氧化鈉投入 0.1mol/L 的 HN₃（疊氮酸）溶液中，溶液的體積 1L（溶液體積變化忽略不計），溶液的 pH 變化如圖 3所示，HN₃的電離平衡常數(shù) K=1×10^-5，B 點時溶液的 pH=7，計算 B 點時加入氫氧化鈉的物質的量0.099mol（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)平衡常數(shù)表達式首先書寫熱化學方程式，結合已知的熱化學方程式和蓋斯定律計算得到其熱化學方程式的焓變，得到此反應的熱化學方程式；
（2）根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
（3）①A、對于給定的反應前后氣體物質的量不變，增大壓強平衡不移動；
B、根據(jù)化學反應速率v=$\frac{△c}{△t}$計算；
C、加入固體，平衡不移動；
D、根據(jù)先拐先平衡知，T₂比T₁高，此時混合氣體的壓強更大；
②由圖可知T₂＞T₁，溫度升高CO₂體積分數(shù)減小，平衡逆向移動，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，故正向為放熱反應，故答案為△H＜0；
（4）化學平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡分壓冪次方乘積}{反應物平衡分壓冪次方乘積}$計算；
（5）根據(jù)電荷守恒及電離常數(shù)進行計算．

解答 解：（1）若某反應的平衡常數(shù)表達式為：K=$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•{c}^{2}（CO）}$，則反應為2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），
又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）A．v _正（N₂O₅）=$\frac{1}{2}$v _正（NO₂）=2v _逆（NO₂），不能確定反應達到化學平衡狀態(tài)，故A錯誤；  
B．容器內NO₂濃度是O₂濃度的4倍，不能確定反應是否達到化學平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．平衡常數(shù)K僅與溫度有關，所以平衡常數(shù)K不再隨時間而變化，則說明溫度不變，又恒容絕熱，所以反應已達到化學平衡狀態(tài)，故C正確；
D．反應前后質量不變，體積不變，所以混合氣體的密度一直保持不變，則不能確定反應達到化學平衡狀態(tài)，故D錯誤；
E．混合氣體的壓強不隨時間而變化，反應已達到化學平衡狀態(tài)，故E正確；
故答案為：CE；
（3）①A、對于給定的反應前后氣體物質的量不變，增大壓強平衡不移動，故A錯誤；
B、化學反應速率v=$\frac{△c}{△t}$=0.3mol•L^-l•min^-1，故B錯誤；
C、加入固體，平衡不移動，故C錯誤；
D、根據(jù)先拐先平衡知，T₂比T₁高，此時混合氣體的壓強更大，故D正確；
故選D；
②由圖可知T₂＞T₁，溫度升高CO₂體積分數(shù)減小，平衡逆向移動，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，正向為放熱反應，故答案為：＜；由圖可知T₂＞T₁，溫度升高CO₂體積分數(shù)減小，平衡逆向移動，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，正向為放熱反應；
（4）四氧化二氮的轉化率是0.4，設原來四氧化二的物質的量為xmol，轉化的物質的量為0.8xmol，則混合氣體的物質的量=（x-0.4x+0.8x）mol=1.4xmol，相同條件下，氣體的壓強之比等于其物質的量之比，所以反應后壓強=$\frac{200KPa}{1.4xmol}$=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，
化學平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡分壓冪次方乘積}{反應物平衡分壓冪次方乘積}$=$\frac{160{\;}^{2}}{120}$=213.3KPa，
故答案為：213.3KPa；
（5）由電荷守恒式c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（N₃^-）和B點時溶液的pH=7得：c（Na⁺）=c（N₃^-）
設氫氧化鈉的物質的量為xmol
依據(jù)HN₃?H⁺+N₃^-的電離平衡：K=1×10^-5=$\frac{c（H{\;}^{+}）c（N{\;}_{3}{\;}^{-}）}{c（HN{\;}_{3}）}$=$\frac{10{\;}^{-7}×x}{0.1-x}$
解得：x=0.099mol
故答案為：0.099．

點評 本題考查化學平衡有關計算等，為高頻考點，涉及平衡計算、蓋斯定律等知識點，側重考查學生分析計算及獲取信息解答問題能力，難點是（4）題平衡常數(shù)的計算，注意分壓的計算方法，題目難度中等．