Question

14．為有效控制霧霾，各地積極采取措施改善大氣質(zhì)量．有效控制空氣中氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物顯得尤為重要．
（1）在汽車排氣管內(nèi)安裝催化轉(zhuǎn)化器，可將汽車尾氣中主要污染物轉(zhuǎn)化為無毒的大氣循環(huán)物質(zhì)．
已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
②C和CO的燃燒熱（△H）分別為-393.5kJ•mol^-1和-283kJ•mol^-1
則2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g））△H=-746.5kJ•mol^-1
（2）將0.20mol NO和0.10mol CO充入一個(gè)容積為1L的密閉容器中，反應(yīng)過程中物質(zhì)濃度變化如圖所示．
①CO在0-9min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（CO）=4.4×10^-3mol•L^-1•min^-1（保留兩位有效數(shù)字）；第12min時(shí)改變的反應(yīng)條件可能為D．
A．升溫   B．加入NO   C．加催化劑  D．降低溫度
②該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c（{N_2}）•{c^2}（C{O_2}）}}{{{c^2}（CO）•{c^2}（NO）}}$（寫表達(dá)式）．在第24min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，CO₂的體積分?jǐn)?shù)為22.2%（保留三位有效數(shù)字）．
（3）煙氣中的SO₂可用某濃度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，該溶液中c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）（用含硫微粒濃度的代數(shù)式表示）．
（4）通過人工光合作用能將水與燃煤產(chǎn)生的CO₂轉(zhuǎn)化成HCOOH和O₂．已知常溫下0.1mol•L^-1的HCOONa溶液pH=10，則HCOOH的電離常數(shù)K_a=1.0×10^-7．

Answer 1

分析 （1）寫出C和CO燃燒熱的熱化學(xué)方程式，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算所需要的熱化學(xué)方程式；
（2）①分析圖象濃度變化，結(jié)合反應(yīng)速率概念計(jì)算V=$\frac{△c}{△t}$得到，第12min時(shí)一氧化碳和一氧化氮減小，氮?dú)鉂舛仍龃�，說明平衡正向進(jìn)行，依據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理分析判斷選項(xiàng)對平衡的影響；
②依據(jù)圖象分析判斷，平衡狀態(tài)時(shí)一氧化碳一氧化氮和氮?dú)鉂舛龋�結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡常數(shù)；
（3）依據(jù)溶液中存在的電荷守恒分析；
（4）計(jì)算水解平衡常數(shù)Kh，再根據(jù)Ka=$\frac{Kw}{Kh}$計(jì)算．

解答 解：（1）①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180.5kJ•mol^-1
②C的燃燒熱（△H）為-393.5kJ•mol^-1，熱化學(xué)方程式為C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1；
③C0的燃燒熱283kJ•mol^-1 ，熱化學(xué)方程式為CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283kJ•mol^-1；
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算③×2-①得到，2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）的△H=-746.5KJ/mol
故答案為：-746.5；
（2）①圖象分析一氧化碳濃度變化=0.10mol/L-0.06mol/L=0.04mol/L，CO在0-9min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（CO）=$\frac{0.04mol/L}{9min}$=4.4×10^-3，第12min時(shí)，一氧化碳和一氧化氮濃度減小，濃度增大說明平衡正向進(jìn)行；
A．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，故A不符合；    
B．加入NO，平衡正向進(jìn)行，一氧化氮濃度大于原平衡，故B不符合；
 C．加催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，故C不符合；    
D．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向進(jìn)行，故D符合；
改變的反應(yīng)條件可能是降低溫度；
故答案為：4.4×10^-3；D；
 ②該反應(yīng)在第24min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡濃度c（N₂）=0.03mol/L，c（NO）=0.14mol/L，c（CO）=0.04mol/L，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算
              2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）
起始量（mol/L） 0.2      0.1      0        0
變化量（mol/L） 0.06     0.06     0.03     0.06
平衡量（mol/L） 0.14      0.04    0.03     0.06
CO₂的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{0.06}{0.14+0.04+0.03+0.06}$×100%=22.2%
平衡常數(shù)K=$\frac{{c（{N_2}）•{c^2}（C{O_2}）}}{{{c^2}（CO）•{c^2}（NO）}}$；故答案為：$\frac{{c（{N_2}）•{c^2}（C{O_2}）}}{{{c^2}（CO）•{c^2}（NO）}}$；22.2%；
（3）煙氣中的SO₂可用某濃度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，且所得溶液呈中性，依據(jù)溶液中電荷守恒分析，c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），c（H⁺）=c（OH^-），得到（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故答案為：2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）；
（4）常溫下，0.1mol/L的HCOONa溶液pH為10，溶液中存在HCOO-水解HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-，故K_h=$\frac{1{0}^{-4}×1{0}^{-4}}{0.1-1{0}^{-4}}$=10^-7，則HCOOH的電離常數(shù)Ka=$\frac{Kw}{Kh}$═1×10^-7，故答案為：1.0×10^-7．

點(diǎn)評 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫方法，化學(xué)平衡建立，平衡狀態(tài)影響因素分析，化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用，電解質(zhì)溶液電荷守恒，弱電解質(zhì)電離平衡的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．