Question

8．氮及其化合物在生产生活中有广泛应用．
（1）已知：CO可将部分氮的氧化物还原为N₂．
反应Ⅰ：2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ•mol^-1
反应Ⅱ：4CO（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+4CO₂（g）△H=-1200kJ•mol^-1
写出CO将NO₂还原为NO的热化学方程式CO（g）+NO₂（g）?CO₂（g）+NO（g）△H=-227 kJ•mol^-1．
（2）在密闭容器中充入5mol CO和4mol NO，发生上述反应I，图1为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系．

回答下列问题：
①温度：T₁＞T₂（填“＜”或“＞”）．
②某温度下，在体积为2L的密闭容器中，反应进行10分钟放出热量373kJ，用CO的浓度变化表示的平均反应速率v（CO）=0.05 mol•L^-1•min^-1．
③某温度下，反应达到平衡状态D点时，容器体积为2L，此时的平衡常数K=0.22 L•mol^-1（结果精确到0.01）；若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的A点
（3）某温度时，亚硝酸银AgNO₂的 K_sp=9.0×10^-4、Ag₂SO₄的Ksp=4.0×10^-5，当向含NO₂^-、SO₄^2-混合溶液中加入AgNO₃溶液至SO₄^2-恰好完全沉淀（即SO₄^2-浓度等于1.0×10^-5 mol•L^-1）时，c（NO₂^-）=4.5×10^-4 mol•L^-1．
（4）如图2，在酸性条件下，电解水中CN^-可转化为CO₂和N₂，请写出阳极的电极反应式2CN^-+4H₂O-10e^-=N₂↑+2CO₂↑+8H⁺．

Answer 1

分析 （1）已知：反应Ⅰ：2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ•mol^-1
反应Ⅱ：4CO（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+4CO₂（g）△H=-1200kJ•mol^-1
根据盖斯定律，$\frac{1}{2}$（Ⅱ-Ⅰ）得到CO（g）+NO₂（g）?CO₂（g）+NO（g），据此计算；
（2）①根据反应2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ•mol^-1，升高温度，平衡逆向移动，所以NO的体积分数会增大；
②用CO的浓度变化表示的平均反应速率v（CO）=$\frac{△c}{△t}$结合热化学方程式的意义回答计算；
③根据三行式结合化学平衡移动原理来回答；
（3）根据沉淀溶解平衡常数Ksp进行计算；
（4）在电解池的阳极上发生失电子的氧化反应，据此书写电极反应．

解答 解：（1）已知：反应Ⅰ：2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ•mol^-1
反应Ⅱ：4CO（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+4CO₂（g）△H=-1200kJ•mol^-1
根据盖斯定律，$\frac{1}{2}$（Ⅱ-Ⅰ）得到CO（g）+NO₂（g）?CO₂（g）+NO（g），）△H=$\frac{1}{2}$（-1200kJ•mol^-1+746kJ•mol^-1）=-227 kJ•mol^-1；
故答案为：CO（g）+NO₂（g）?CO₂（g）+NO（g）△H=-227 kJ•mol^-1；
（2）①根据反应2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ•mol^-1，升高温度，平衡逆向移动，所以NO的体积分数会增大，即T₁＞T₂，故答案为：＞；
②在体积为2L的密闭容器中，反应进行10分钟放出热量373kJ，根据反应：2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ•mol^-1，消耗CO的物质的量是$\frac{373×2}{746}$=1moL，v（CO）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1mol}{2L}}{10min}$=0.05 mol•L^-1•min^-1；故答案为：0.05 mol•L^-1•min^-1；
③某温度下，反应达到平衡状态D点时，NO的体积分数是25%，设CO的变化浓度是x，
2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
初始浓度：2.5 2 0 0
变化浓度：x x 0.5x x
平衡浓度：2.5-x 2-x 0.5x x
NO的体积分数是25%，即$\frac{2-x}{2.5-x+2-x+0.5x+x}$×100%=25%，解得x=1，此时K=$\frac{{1}^{2}×0.5}{1．{5}^{2}×1}$=0.22 L•mol^-1；若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，则平衡会逆向移动，NO的体积分数增加，重新达到的平衡状态可能是图中A点，
故答案为：0.22 L•mol^-1；A；
（3）当向含NO₂^-、SO₄^2-混合溶液中加入AgNO₃溶液至SO₄^2-恰好完全沉淀，根据Ag₂SO₄的Ksp=4.0×10^-5，此时银离子浓度=$\sqrt{\frac{4.0×1{0}^{-5}}{1.0×1{0}^{-5}}}$=2.0，c（NO₂^-）=
$\frac{9.0×1{0}^{-4}}{2.0}$=4.5×10^-4 mol•L^-1；故答案为：4.5×10^-4 mol•L^-1；
（4）在酸性条件下，电解水中CN^-可转化为CO₂和N₂，阳极上发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：2CN^-+4H₂O-10e^-=N₂↑+2CO₂↑+8H⁺，故答案为：2CN^-+4H₂O-10e^-=N₂↑+2CO₂↑+8H⁺．

点评 本题涉及盖斯定律的应用、化学平衡的有关计算，电极反应式的书写知识，注意知识的综合应用是关键，难度中等．