题目内容

9.碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是世界各国研究的热点问题.消除汽车尾气中的NO、CO,有利于减少PM2.5的排放.已知如下信息:
2CO(g)+2NO(g)?2CO2(g)+N2(g)△H=-748kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2=-565kJ•mol-1
(1)在一定条件下N2和O2会转化为NO气体,写出反应的热化学方程式N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+183KJ/mol.
(2)为研究不同条件对反应的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.4mol CO,在催化剂存在的条件下发生反应,10min时反应达到平衡,测得10min内v(NO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,则平衡后n(CO)=0.25mol,关于该平衡的下列说法正确的是bce.
a.增大压强,平衡一定向右移动
b.其它条件不变,升高温度,化学反应速率一定增大
c.其它条件不变,若改为在恒压容器中进行,CO的平衡转化率比恒容条件下大
d.向平衡后的容器中再充人0.2mol NO和0.1mol CO,化学平衡常数增大
e.达到平衡后v正(NO)=2v逆(N2)
(3)其它条件相同,tmin时不同温度下测得NO的转化率如图所示.A点的反应速率v正>v逆(填“>”“<”或“=“),A、B两点反应的平衡常数较大的是A(填“A”或“B“).
(4)相同温度下等浓度的NH4NO3和NH4NO2两份溶液,测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小,试分析原因:
NO2-水解显碱性,对铵根离子水解起到促进作用.0.1mol•L-1NH4NO3溶液中离子浓度由大到小的顺序是c(NO3-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-),常温下NO2-水解反应的平衡常数Kh=1.4×10-11mol•L-1(保留两位有效数字).
(已知的电离常数Ka=7.1×10-4mol•L-1,NH3•H2O的电离常数=1.7×10-5mol•L-1.

分析 (1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到N2和O2会转化为NO气体的热化学方程式;
(2)结合化学平衡三段式列式计算,测得10min内v(NO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,反应消耗物质的量=
7.5×10-3mol•L-1•min-1×10min×2L=0.15mol
             2CO(g)+2NO(g)?2CO2(g)+N2(g)
起始量(mol) 0.4      0.2       0       0
变化量(mol) 0.15     0.15     0.15    0.075
平衡量(mol) 0.25     0.05      0.15   0.075
反应是气体体积减小的放热反应,依据化学平衡移动原理和影响因素分析判断,
a.反应是气体体积减小的反应,增大压强,平衡向右移动,但同时改变温度或浓度,平衡可能逆向进行;
b.反应是放热反应,其它条件不变,升高温度,平衡逆向进行,但化学反应速率一定增大;
c.其它条件不变,若改为在恒压容器中进行,压强比恒容容器中大,平衡正向进行,CO的平衡转化率比恒容条件下大;
d.化学平衡常数只随温度变化;
e.反应是之比等于化学方程式计量数之比,为正反应速率之比,v正(NO)=2v逆(N2)说明氮气正逆反应速率相同;
(3)化学反应速率随温度升高增大,NO的转化率随温度升高增大,到B点后减小,说明反应是放热反应平衡逆向进行,平衡常数减小;
(4)相同温度下等浓度的NH4NO3和NH4NO2两份溶液,测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小是因为NO2-是弱酸阴离子水解显碱性,铵根离子水解显酸性,二者水解相互促进;硝酸铵溶液中铵根离子水解显酸性,依据水解平衡常数表达式,分子和分母都乘以氢离子浓度得到水解平衡常数Kh=$\frac{Kw}{Ka}$;

解答 解:(1)①2CO(g)+2NO(g)?2CO2(g)+N2(g)△H=-748kJ•mol-1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2=-565kJ•mol-1
在一定条件下N2和O2会转化为NO气体,反应的热化学方程式依据盖斯定律计算②-①得到:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+183KJ/mol,
故答案为:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+183KJ/mol;
(2)结合化学平衡三段式列式计算,测得10min内v(NO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,反应消耗物质的量=
7.5×10-3mol•L-1•min-1×10min×2L=0.15mol
             2CO(g)+2NO(g)?2CO2(g)+N2(g)
起始量(mol) 0.4      0.2       0       0
变化量(mol) 0.15     0.15     0.15    0.075
平衡量(mol) 0.25     0.05      0.15   0.075
反应是气体体积减小的放热反应,依据化学平衡移动原理和影响因素分析判断,
a.改变压强的同时改变温度或浓度,平衡可能逆向进行,反应是气体体积减小的反应,所以是其他条件不变时增大压强,平衡一定向右移动,故a错误;
b.反应是放热反应,其它条件不变,升高温度,平衡向吸热反应方向进行,即逆向进行,但化学反应速率一定增大,故b正确;
c.其它条件不变,若改为在恒压容器中进行,恒压容器中随反应进行压强比恒容容器中大,平衡正向进行,CO的平衡转化率比恒容条件下大,故c正确;
d.化学平衡常数只随温度变化,不随浓度变化,故d错误;
e.反应是之比等于化学方程式计量数之比,为正反应速率之比,v正(NO)=2v逆(N2)说明氮气正逆反应速率相同,反应是破坏状态,故e正确;
故答案为:bce;
(3)化学反应速率随温度升高增大,则VA<VB,NO的转化率随温度升高增大,到B点后减小,说明反应是放热反应平衡逆向进行,平衡常数减小;
故答案为:>,A;
(4)相同温度下等浓度的NH4NO3和NH4NO2两份溶液,测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小,是因为NO2-是弱酸阴离子水解显碱性,铵根离子水解显酸性,二者水解相互促进;硝酸铵溶液中铵根离子水解显酸性,溶液中离子浓度大小为:c(NO3-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-);
依据NO2-+H2O?HNO2+OH-,水解平衡常数表达式Kh=$\frac{c(O{H}^{-})c(HN{O}_{2})}{c(N{{O}_{2}}^{-})}$,分子和分母都乘以氢离子浓度得到水解平衡常数Kh=$\frac{c(O{H}^{-})c(HN{O}_{2})}{c(N{{O}_{2}}^{-})}$×$\frac{c({H}^{+})}{c({H}^{+})}$=$\frac{Kw}{Ka}$=$\frac{1{0}^{-14}}{7.1×1{0}^{-4}}$=1.4×10-11;
故答案为:NO2-水解显碱性,对铵根离子水解起到促进作用,c(NO3-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-);1.4×10-11.

点评 本题考查了热化学方程式书写方法,化学平衡影响因素分析判断,平衡常数、反应速率概念的计算应用,注意盐类水解和弱电解质电离平衡的计算分析,掌握基础是解题关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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4.氨是重要的化工原料,可以制尿素等多种产品.
(1)合成氨所用的氢气可以甲烷为原料制得,有关化学反应的能量变化如图1所示.
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(2)CO对合成氨的催化剂有毒害作用,常用乙酸二氨合亚铜溶液来吸收原料气中CO,其反应原理为:
[Cu(NH3)2CH3COO](l)+CO(g)+NH3(g)?[Cu(NH3)3]CH3COO•CO(l);△H<0
吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,再生的适宜条件是B.(填写选项编号)
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(3)氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为:2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH2)2(1)+H2O(g)△H<0.某温度下,向容积为100L的密闭容器中通入4molNH3和2molCO2,该反应进行到40s时达到平衡,此时CO2的转化率为50%.该温度下此反应平衡常数K为2500L2•mol-2.
(4)取两个相同的恒容容器,保持相同温度,并加入等量的CO2气体,根据实验数据绘制出c(NH3)随时间(t)变化的曲线如图2所示,若A、B分别为不同温度时测定的曲线,则A(填“A”或“B”)曲线所对应的实验温度高,判断的依据是A曲线起始浓度小,但在20min时间内反应速率快,说明其温度高.
(5)已知某些弱电解质在水中的电离平衡常数(25℃)如下表:
弱电解质H2CO3NH3•H2O
电离平衡常数Ka1=4.30×10-7    Ka2=5.61×10-11Kb=1.77×10-5
现有常温下0.1mol•L-1的(NH4)2CO3溶液,
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A、c(NH4+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(NH3•H2O)
B、c(NH4+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+c(CO32-)
C、c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)=0.1mol•L-1
D、c(NH4+)+c(NH3•H2O)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)
14.某同学欲探究食品添加剂铵明矾NH4Al(SO4)2•12H2O高温分解的情况.
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A.NH3、N2、SO2、H2O           
B.NH3、SO3、H2O
C.NH3、SO2、H2O               
D.NH3、N2、SO3、SO2、H2O
(2)定性检验:取一定量铵明矾,设计下列实验探究产物.
①按图示组装仪器后,首先检查整套装置的气密性,操作是关闭支口开关K1并打开K2,将最后的导管通入水中,微热大试管,若看到从导管中出现气泡,且停止加热后在导管中上升一段水柱,则证明气密性好.

②夹住止水夹K1,打开止水夹K2,用酒精喷灯充分灼烧.实验过程中,装置A和导管中未见红棕色气体;试管C中的品红溶液褪色;在支口处可检验到NH3,方法是打开K1,用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近支口,若出现白烟或用润湿的红色石蕊试纸变蓝检验;(NH4)2SO4或者(NH4)2SO3或者SO3或酸式盐及以上物质的混合物;在装置A与B之间的T型导管中出现白色固体,该白色固体可能是(NH4)2SO4或者(NH4)2SO3或者SO3或酸式盐及以上物质的混合物(任填一种物质的化学式).
③分析得出装置A试管中残留的白色固体是两性氧化物,写出它溶于NaOH溶液的离子方程式Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O.
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