Question

I．将20.02mL PH=13的NaOH滴入0.1mol/L HCl 20mL中，此时溶液的COH^-和pH值各是多少？（要有过程，lg2=0.3）
II．五氧化二氮（N₂O₅）是绿色硝化剂，某温度时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入N₂O₅ （g）发生反应，测得各物质的量随时间的变化如表所示：

t/min	0	1	2	3	4
n[N2O5（g）]/mol	1.00	0.80	0.64	a	0.5
n[NO2（g）]/mol	0.00	0.40	b	1	1
n[X（g）]/mol	0.00	0.10	0.18	0.25	c

请回答下列问题：
（1）该密闭容器中发生反应的方程式为

 

．
（2）求该温度下的平衡常数：

 

．
（3）0-2min内，NO₂的平均反应速率v（NO₂）=

 

．

Answer 1

考点：pH的简单计算,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题,电离平衡与溶液的pH专题

分析：I．常温下，0.1mol/L HCl 20mL中n（H⁺）=0.02L×0.1mol/L=0.002mol，20.02mL PH=13的NaOH中n（OH^-）=0.02002L×0.1mol/L=0.002002mol，碱过量，反应后溶液呈碱性，计算反应后c（OH^-），结合该温度下Kw可计算pH；
II．（1）根据反应1min时各物质的变化量推出该反应的方程式各物质的系数比，结合质量守恒得到五氧化二氮分解生成二氧化氮和氧气；
（2）利用化学平衡常数表达式计算化学平衡常数；
（3）利用0-2min内，O₂浓度变化计算NO₂的平均反应速率；

解答： 解：I．常温下，0.1mol/L HCl 20mL中n（H⁺）=0.02L×0.1mol/L=0.002mol，20.02mL PH=13的NaOH中n（OH^-）=0.02002L×0.1mol/L=0.002002mol，碱过量，反应后溶液呈碱性，反应后溶液的体积为20mL+20.02mL=40.02mL=0.04002L，则反应后c（OH^-）=

n(OH-)-n(H+)

V总

=

0.002002mol-0.002mol

0.04002L

≈5×10^-5mol/L，溶液中的离子积Kw=c（H⁺）×c（OH^-）=1×10^-14，c（H⁺）=

KW

C(OH-)

=

1×10-14

5×10-5

mol/L=2×10^-10mol/L，PH=-lgc（H⁺）=10-lg2=9.7，
答：c（OH^-）=5×10^-5mol/L，pH值为9.7；
II．（1）该反应1min时，N₂O₅的变化量=（1-0.8）mol=0.2mol，NO₂的变化量=（0.4-0）mol=0.4mol，X的变化量=（0.1-0）mol=0.1mol，所以该反应的方程式各物质的系数比为2：4：1，结合原子守恒反应方程式为：2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g），
故答案为：2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）；
（2）根据图表数据可知：当反应3min和4min时，n[NO₂（g）]/mol保持不变，说明反应3min时，已达平衡，则a=0.5mol，2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）
     开始（mol）：1           0        0
    变化（mol）：0.5          1       0.25
     平衡（mol）：0.5         1       0.25
3min时，容积为2L的恒容密闭容器中N₂O₅、NO₂、O₂的物质的量浓度分别为0.25mol/L、0.5mol/L、0.125mol/L，2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g），平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，所以K=

C4(NO2)×C(O2)

C2(N2O5)

=

1

8

，
故答案为：

1

8

；
（3）0-2min内，O₂浓度的变化量=

(0.18-0)mol

2L

=0.09mol/L，O₂的平均反应速率v（O₂）=

0.09mol/L

2min

=0.045mol/（L?min），NO₂的平均反应速率v（NO₂）=4v（O₂）=0.18mol/（L?min）
故答案为：0.18mol/（L?min）；

点评：本题考查化学反应速率计算、化学平衡有关计算、化学平衡影响因素、平衡常数等，题目难度中等．注意平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积是高频考点．