Question

(18分)为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量显得尤为重要。
（1）汽车内燃机工作时会引起N₂和O₂的反应：N₂（g）+O₂（g）2NO（g），是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。
①在T₁、T₂温度下，一定量的NO发生分解反应时N₂的体积分数随时间变化如图所示，根据图像判断反应N₂（g）+O₂（g）2NO（g）的△H__________0(填“>”或“<”)。

②在T₃温度下，向2L密闭容器中充入10molN₂与5mo1O₂，50秒后达到平衡，测得NO的物质的量为2mol，则该反应的速率v (N₂)=___________________。该温度下，若开始时向上述容器中充入N₂与O₂均为1 mol，则达到平衡后N₂的转化率为____________。
（2）利用下图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO₂，用阴极排出的溶液可吸收NO₂。

①阳极的电极反应式为_____________________。
②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO₂，使其转化为无害气体，同时有SO₃^2—生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______________。
（3）一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下，将a mol·L的醋酸与b molLBa(OH)₂溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba^2＋)=c(CH₃COO^－)，则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=______________________(用含a和b的代数式表示)。

Answer 1

（1）① ＞     ②0.01 mol·L^－1·s^－1    14.3%
（2）①SO₂ + 2H₂O – 2e^－== SO₄^2－+ 4H^＋    ②1:2 
（3）×10^－7 mol·L^－1 （不写单位也给分）

解析试题分析：（1）①根据题给图像判断，一定量的NO发生分解反应时，温度为T₂时反应先到达平衡，反应速率大，温度较高，即T₂＞T₁；而温度升高，氮气的体积分数减小，说明升高温度平衡向逆向移动，升高温度平衡向吸热方向移动，故NO的分解反应为放热反应，则N₂（g）+O₂（g）2NO（g）为吸热反应，△H＞0；②利用三行式计算。
N₂（g）+O₂（g）2NO（g），
起始（mol/L）：5        2.5             0
反应（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，平衡常数k=c²(NO)/c(N₂)?c(O₂)=1/4.5×2=1/9；
设N₂转化浓度为x，则
N₂（g）+O₂（g）2NO（g），
起始（mol/L）：0.5       0.5              0
反应（mol/L）：x          x              2x
平衡（mol/L）：0.5-x    0.5-x            2x
则4x²/(0.5—x)²=1/9；，解得x=1/14，N₂的转化率为1/14×0.5×100%=14.3%
（2）①根据题给装置图判断，该装置为电解池。二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，电极反应式为SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺。②在碱性条件下，用阴极排出的溶液S₂O₄^2-吸收NO₂，使其转化为无害气体，同时有SO₃^2—生成。该反应的化学方程式为2NO₂+4S₂O₄^2-+8OH^－8SO₃^2—+N₂+4H₂O，其中氧化剂为NO₂，还原剂为S₂O₄^2-，物质的量之比为1:2。（3）常温下，将a mol·L^—1的醋酸与b mol·L^—1Ba(OH)₂溶液等体积混合，发生的反应为
2CH₃COOH+Ba(OH)₂(CH₃COO)₂Ba+2H₂O，反应后溶液中存在2c(Ba^2＋)=c(CH₃COO^－)="b" mol·L^—1，根据电荷守恒知，c(H^＋)=c(OH^－)=1×10^—7 mol·L^—1，溶液呈中性，则反应后醋酸有剩余，混合溶液中剩余醋酸的浓度为(a—2b)/2 mol·L^—1，电离常数Ka=c(CH₃COO^－)c(H^＋)/c(CH₃COOH)=×10^－7 mol·L^－1。
考点：考查化学平衡图像及平衡计算，电解原理应用、氧化还原方程式的书写，电离常数计算。