Question

(18分)為有效控制霧霾，各地積極采取措施改善大氣質(zhì)量，研究并有效控制空氣中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量顯得尤為重要。

（1）汽車內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)會(huì)引起N2和O2的反應(yīng)：N2（g）+O2（g）2NO（g），是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的原因之一。

①在T1、T2溫度下，一定量的NO發(fā)生分解反應(yīng)時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化如圖所示，根據(jù)圖像判斷反應(yīng)N2（g）+O2（g）2NO（g）的△H__________0(填“>”或“<”)。

②在T3溫度下，向2L密閉容器中充入10molN2與5mo1O2，50秒后達(dá)到平衡，測(cè)得NO的物質(zhì)的量為2mol，則該反應(yīng)的速率v (N2)=___________________。該溫度下，若開始時(shí)向上述容器中充入N2與O2均為1 mol，則達(dá)到平衡后N2的轉(zhuǎn)化率為____________。

（2）利用下圖所示裝置(電極均為惰性電極)可吸收SO2，用陰極排出的溶液可吸收NO2。

①陽極的電極反應(yīng)式為_____________________。

②在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO2，使其轉(zhuǎn)化為無害氣體，同時(shí)有SO32—生成。該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_______________。

（3）一定條件下可用甲醇與CO反應(yīng)生成醋酸消除CO污染。常溫下，將a mol·L的醋酸與b molLBa(OH)2溶液等體積混合，充分反應(yīng)后，溶液中存在2c(Ba2＋)=c(CH3COO－)，則該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka=______________________(用含a和b的代數(shù)式表示)。

 

Answer 1

（1）① ＞      ②0.01 mol·L－1·s－1     14.3%

（2）①SO2 + 2H2O – 2e－== SO42－+ 4H＋    ②1:2 

（3）×10－7 mol·L－1 （不寫單位也給分）

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)題給圖像判斷，一定量的NO發(fā)生分解反應(yīng)時(shí)，溫度為T2時(shí)反應(yīng)先到達(dá)平衡，反應(yīng)速率大，溫度較高，即T2＞T1；而溫度升高，氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)減小，說明升高溫度平衡向逆向移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，故NO的分解反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則N2（g）+O2（g）2NO（g）為吸熱反應(yīng)，△H＞0；②利用三行式計(jì)算。

              N2（g）+O2（g）2NO（g），

起始（mol/L）：5        2.5           0

反應(yīng)（mol/L）：0.5      0.5         1

平衡（mol/L）：4.5       2          1

所以v (N2)=△c(N2)/△t=0.01 mol·L－1·s－1，平衡常數(shù)k=c2(NO)/c(N2)?c(O2)=1/4.5×2=1/9；

設(shè)N2轉(zhuǎn)化濃度為x，則

             N2（g）+O2（g）2NO（g），

起始（mol/L）：0.5      0.5              0

反應(yīng)（mol/L）：x       x              2x

平衡（mol/L）：0.5-x    0.5-x            2x

則4x2/(0.5—x)2=1/9；，解得x=1/14，N2的轉(zhuǎn)化率為1/14×0.5×100%=14.3%

（2）①根據(jù)題給裝置圖判斷，該裝置為電解池。二氧化硫被氧化為硫酸根，所以二氧化硫所在的區(qū)為陽極區(qū)，電極反應(yīng)式為SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+。②在堿性條件下，用陰極排出的溶液S2O42-吸收NO2，使其轉(zhuǎn)化為無害氣體，同時(shí)有SO32—生成。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO2+4S2O42-+8OH－8SO32—+N2+4H2O，其中氧化劑為NO2，還原劑為S2O42-，物質(zhì)的量之比為1:2。（3）常溫下，將a mol·L—1的醋酸與b mol·L—1Ba(OH)2溶液等體積混合，發(fā)生的反應(yīng)為

2CH3COOH+Ba(OH)2(CH3COO)2Ba+2H2O，反應(yīng)后溶液中存在2c(Ba2＋)=c(CH3COO－)=b mol·L—1，根據(jù)電荷守恒知，c(H＋)=c(OH－)=1×10—7 mol·L—1，溶液呈中性，則反應(yīng)后醋酸有剩余，混合溶液中剩余醋酸的濃度為(a—2b)/2 mol·L—1，電離常數(shù)Ka=c(CH3COO－)c(H＋)/c(CH3COOH)=×10－7 mol·L－1。

考點(diǎn)：考查化學(xué)平衡圖像及平衡計(jì)算，電解原理應(yīng)用、氧化還原方程式的書寫，電離常數(shù)計(jì)算。