Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，研究NxOy、CO、SO2等大氣污染物和水污染物的處理對(duì)建設(shè)美麗中國(guó)具有重要意義。

(1)已知：①NO2+COCO2+NO該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1(下同)，每1mol下列物質(zhì)分解為氣態(tài)基態(tài)原子吸收的能量分別為

NO2	CO	CO2	NO
812kJ	1076kJ	1490kJ	632kJ

②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+179.5kJ/mol K2

③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=－112.3kJ/mol K3

寫出NO與CO反應(yīng)生成無污染氣體的熱化學(xué)方程式_____________________，該熱化學(xué)方程式的平衡常數(shù)K=______________________(用K1、K2、K3表示)

(2)直接排放含SO2的煙氣會(huì)形成酸雨，危害環(huán)境。可用NaOH吸收，所得含硫各微粒(H2SO3、HSO3-和SO32-)存在于反應(yīng)后的溶液中，它們的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)X與溶液pH的關(guān)系如圖所示。

①測(cè)得溶液的pH=8時(shí)，溶液中各離子濃度由大到小的順序是___________。

②向 NaHSO3溶液中滴加一定濃度的CaCl2溶液，溶液中出現(xiàn)渾濁，pH降低，用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋溶液pH降低的原因________________________。

(3)在一定溫度下的恒容容器中，反應(yīng)2N2O(g)2N2(g)+O2(g)的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

反應(yīng)時(shí) 間/min	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
c(N2O) /(mol/L)	0.100	0.090	0.080	0.070	0.060	0.050	0.040	0.030	0.020	0.010	0.000

①在0~40min時(shí)段，反應(yīng)速率v(N2O)為___________mol/(L·min)。

②若N2O起始濃度c0為0.150 mol/L，則反應(yīng)至30mn時(shí)N2O的轉(zhuǎn)化率a=___________。

③不同溫度(T)下，N2O分解半衰期隨起始?jí)簭?qiáng)的變化關(guān)系如圖所示(圖中半衰期指任一濃度N2O消耗一半時(shí)所需的相應(yīng)時(shí)間)，則T1___________T2(填“>”、“=”或“<”)。當(dāng)溫度為T1、起始?jí)簭?qiáng)為p0，反應(yīng)至t1min時(shí)，體系壓強(qiáng)p=___________(用p0表示)

Answer 1

【答案】2NO(g) +2CO(g)N2(g) +2CO2(g) △H =-759.8 kJ/mol K12.K3/K2 c(Na+)>c(SO32-)>c(HSO3-)>c(OH-)>c(H+) 亞硫酸氫根離子存在電離平衡HSO3-H++SO32-，加入氯化鈣后，Ca2++SO32-=CaSO3↓，使電離平衡正向移動(dòng)，氫離子濃度增大，pH減小。 1.0×10-3 20.0% > 1.25p0

【解析】

(1)由已知，反應(yīng)①的△H=(812+1076-1490-632）kJ/mol=-234kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，①×2+③-②得：2NO2(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，△H=[-234×2+(-112.3)-179.5]kJ/mol=-759.8kJ/mol；當(dāng)總反應(yīng)式相加時(shí)，平衡常數(shù)相乘，相減時(shí)平衡常數(shù)相除，成倍時(shí)平衡常數(shù)為冪，據(jù)此判斷平衡常數(shù)關(guān)系；

(2)①由圖可得，pH=8時(shí)溶液中溶質(zhì)主要為Na2SO3和NaHSO3，c(SO32-)＞c(HSO3-)，溶液中的主要離子為：Na+、SO32-、HSO3-，次要離子為OH-、H+，據(jù)此判斷離子濃度大小順序；

②NaHSO3溶液中HSO3-存在電離平衡HSO3-H++SO32-，加入氯化鈣后，Ca2++SO32-=CaSO3↓，使電離平衡正向移動(dòng)，氫離子濃度增大。

(3) ①V=計(jì)算；

②根據(jù)△c=V△t，然后根據(jù)轉(zhuǎn)化率計(jì)算；

③根據(jù)溫度升高，反應(yīng)速率加快，半衰期縮短；利用表格數(shù)據(jù)計(jì)算分析。

(1)由已知，反應(yīng)①的△H=(812+1076-1490-632)kJ/mol=-234kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，①×2+③-②得：2NO2(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，△H=[-234×2+(-112.3)-179.5]kJ/mol=-759.8kJ/mol，當(dāng)總反應(yīng)式相加時(shí)平衡常數(shù)相乘，相減時(shí)平衡常數(shù)相除，成倍時(shí)平衡常數(shù)為冪，所以平衡常數(shù)K=；

(2)①由圖可得，pH=8時(shí)溶液中溶質(zhì)主要為Na2SO3和NaHSO3，c(SO32-)＞c(HSO3-)，溶液中的主要離子為：Na+、SO32-、HSO3-，次要離子為OH-、H+，離子濃度大小順序?yàn)?/span>c(Na+)＞c(SO32-)＞c(HSO3-)＞c(OH-)＞c(H+)；

②NaHSO3溶液中HSO3-存在電離平衡HSO3-H++SO32-，加入氯化鈣后，Ca2++SO32-=CaSO3↓，使電離平衡正向移動(dòng)，氫離子濃度增大，所以pH降低；

(3)①在0~40min時(shí)段，△c=(0.100mol/L-0.060mol/L)=0.040mol/L，所以化學(xué)反應(yīng)速率v(N2O)== 1.0×10-3 mol/(L·min)；

②根據(jù)①可知化學(xué)反應(yīng)速率為1.0×10-3 mol/(L·min)，則30min內(nèi)改變的濃度△c=V·△t=1.0×10-3 mol/(L·min) ×30min=0.0mol/L，所以N2O的轉(zhuǎn)化率=20%；

③根據(jù)溫度升高，反應(yīng)速率加快，半衰期時(shí)間縮短。根據(jù)圖示可知在壓強(qiáng)不變時(shí)，半衰期T1<T2，說明溫度T1>T2；

根據(jù)題干信息可知2N2O(g)2N2(g)+O2(g)，反應(yīng)開始時(shí)c(N2O)=0.100mol/L，當(dāng)其濃度減小一半時(shí)，物質(zhì)的濃度：c(N2O)=0.050mol/L，c(N2)=0.050mol/L，c(O2)=0.0250mol/L，此時(shí)物質(zhì)的總濃度=0.050mol/L+0.050mol/L+0.0250mol/L=0.125mol/L，起始時(shí)的濃度為0.1mol/L，所以體系壓強(qiáng)p=1.25，所以P=1.25P0。