题目内容

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+O2═2NO,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甲所示,根据图象判断反应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10mol N2与5mol O2,50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1mol,则达到平衡后N2的转化率为
 
.
(2)利用如图乙所示装置(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SO32-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-1的醋酸与b mol?L-1 Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)═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).
(4)引起雾霾的PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等,任写一种与SO42-互为等电子体的分子
 
.
考点:反应热和焓变,常见化学电源的种类及其工作原理,产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线,化学平衡的计算
专题:基本概念与基本理论
分析:(1)①根据“先拐先平数值大”原则判断的T1、T2大小,再根据平衡时氮气的体积分数判断温度对平衡的影响;
②v=
△c
△t
,再据速率之比等于化学计量数之比求算;利用三段式求出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时反应混合物各组分物质的量,再求出平衡浓度,代入平衡常数表达式计算;
令N2转化的物质的量为xmol,利用三段式求出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时反应混合物各组分物质的量,再求出平衡浓度,代入平衡常数列方程,求出x值,再根据转化率定义计算;
(2)①依据电极原理和反应过程中的离子变化写出电极反应;
②依据在碱性条件下,阴极排出的溶液为S2O42-,二氧化氮与其发生反应4S2O42-+2NO2+8OH-═8SO42-+N2+4H2O,依据方程式即可解答;
(3)溶液等体积混合溶质浓度减少一半,醋酸电离平衡常数与浓度无关,结合概念计算;
(4)等电子体,即微粒中所含电子数相等.
解答: 解:(1)①根据图象判断,T2曲线先到达平衡,反应速率大,温度较高,而温度升高,氮气的体积分数减小,说明升高温度平衡向正反应移动,升高温度向吸热方向进行,故正反应为吸热反应,△H>0.
故答案为:>;
②v(NO)=
△n
V
△t
=
2mol
2L
50s
=0.02 mol?L-1?s-1,v(N2):v(NO)=1:2,所以v(N2)=0.01mol?L-1?s-1;
利用三段式求出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时反应混合物各组分物质的量.
N2(g)+O2(g)?2NO(g),
起始(mol):10 5 0
反应(mol):1 1 2
平衡(mol):9 4 2
所以平衡常数k=
[NO]2
[N2]?[O2]
=
[
2mol
2L
]2
[
9mol
2L
]?[
4mol
2L
]
=
1
9
;
令N2转化的物质的量为xmol,则
N2(g)+O2(g)?2NO(g),
起始(mol):1 1 0
反应(mol):x x 2x
平衡(mol):1-x 1-x 2x
所以
[
2xmol
2L
]2
[
(1-x)mol
2L
]?[
(1-x)mol
2L
]
=
1
9
,解得x=
1
7
,
N2的转化率为
1
7
mol
1mol
×100%
×100%=14.3%.
故答案为:0.01mol?L-1?s-1;14.3%;
(2)①依据图示可知,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,阳极区发生反应SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+;
故答案为:SO2+2H2O-2e-=SO32-+4H+;
②阴极排出的溶液为S2O42-,二氧化氮与其发生反应,S2O42-中硫元素由+3价,变为硫酸根中硫元素为+4价,S2O42-被氧化是还原剂;二氧化氮中的氮元素化合价为+4价变为氮气0价,二氧化氮被还原为氧化剂,依据原子守恒和得失电子守恒可得,发生的离子方程式为4S2O42-+2NO2+8OH-═8SO42-+N2+4H2O,所以该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2,
故答案为:1:2;
(3)反应平衡时,2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L,据电荷守恒,溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,溶液呈中性,醋酸电离平衡常数依据电离方程式写出K=
[CH3COO-]?[H+]
[CH3COOH]
=
b×10-7
a
2
-b
=
2b
a-2b
×10-7
;
用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为
2b
a-2b
×10-7
L/mol,
故答案为:
2b
a-2b
×10-7L/mol;
(4)等电子体,即微粒中所含电子数相等,1molSO42-中含48mol电子,含48mol电子的分子有CCl4 或 CF4 等,故答案为:CCl4 或 CF4.
点评:本题考查热化学方程式,化学平衡常数、化学平衡影响因素分析,原电池原理的分析应用,主要是弱电解质电离平衡常数的计算,题目难度中等.
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