Question

研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下放热反应：
2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）  K₁△H=a kJ/mol （Ⅰ）
2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）               K₂△H=b kJ/mol （Ⅱ）
（1）反应4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常数
K=

 

（用K₁、K₂表示），△H=

 

kJ/mol（用a、b表示）．
（2）为研究不同条件对反应（Ⅱ）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl₂，10min时反应（Ⅱ）达到平衡．测得10min内v（ClNO）=7.5×10^-3mol?L^-1?min^-1，则平衡后n（Cl₂）=

 

mol．其它条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，平衡常数K₂

 

（填“增大”“减小”或“不变”）．
（3）实验室可用NaOH溶液吸收NO₂，反应为2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O．含0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0.1mol?L?¹的CH₃COONa溶液，则两溶液中c（NO₃?）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO?）由大到小的顺序为

 

．（已知HNO₂的电离常数K_a=7.1×10^-4mol?L?¹，CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10^-5mol?L?¹）
（4）由有机阳离子、Al₂Cl₇^-和AlCl₄^-组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝．钢制品应接电源的

 

极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为

 

．若改用AlCl₃水溶液作电解液，则阴极产物为

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,原电池和电解池的工作原理,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算,离子浓度大小的比较

专题：

分析：（1）依据化学平衡常数概念，结合反应化学方程式书写平衡常数，结合平衡常数表达式计算得到平衡常数关系；
（2）依据平衡三段式列式计算；平衡常数随温度变化，不随浓度、压强变化；
（3）0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，反应为2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，得到溶液中NaNO₃物质的量浓度为0．mol/L，NaNO₂物质的量为0.1mol/L，溶液B为0.1mol?L^-1的CH₃COONa溶液，已知HNO₂的电离常数K_a=7.1×10^-4mol?L^-1，CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10^-5mol?L^-1，说明CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，对应阴离子水解程度大，据此分析判断；
（4）依据电镀原理分析，钢铁上镀铝是利用铝做阳极，钢铁做阴极，由有机阳离子、Al₂Cl₇^-和AlCl₄^-组成的离子液体做电解液来实现；改用AlCl₃水溶液作电解液是溶液中氢离子在阴极放电生成氢气．

解答： 解：（1）（Ⅰ）2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），△H₁＜0 （Ⅰ），平衡常数K₁=

c(ClNO)

c2(NO2)

，
（Ⅱ）2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），△H₂＜0 （Ⅱ），平衡常数K₂

c2(ClNO)

c2(NO)×c(Cl2)

，
反应4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常数K=

c(Cl2)×c2(NO)

c2(NO2)

，计算得到K=

K12

K2

，所求反应是通过（Ⅰ）×2-（Ⅱ）得到偶的，故△H=2a-b，故答案为：

K12

K2

；2a-b   
（2）在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl₂，10min时反应（Ⅱ）达到平衡，测得10min内v（ClNO）=7.5×10^-3mol?L^-1?min^-1，物质的量为7.5×10^-3mol?L^-1?min^-1×10min×2L=0.15mol，
             2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），
起始量（mol） 0.2      0.1        0
变化量（mol） 0.15     0.075    0.15
平衡量（mol） 0.05     0.025    0.15
则平衡后n（Cl₂）=0.025mol，平衡常数随温度变化，不随浓度、压强变化，故答案为：0.025；不变；
（3）0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，反应为2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，得到溶液A中NaNO₃物质的量浓度为0．mol/L，NaNO₂物质的量为0.1mol/L，溶液B为0.1mol?L^-1的CH₃COONa溶液，已知HNO₂的电离常数K_a=7.1×10^-4mol?L^-1，CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10^-5mol?L^-1，说明CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，对应阴离子水解程度大，醋酸根离子和亚硝酸根离子水解，两溶液中c（NO₃^-）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO^-）由大到小的顺序为：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）；
故答案为：c（NO₃?）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO?）；
（4）依据电镀原理分析，钢铁上镀铝是利用铝做阳极与电源正极相连，钢铁做阴极与电源负极相连，由有机阳离子、Al₂Cl₇^-和AlCl₄^-组成的离子液体做电解液来实现，离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则阴极反应生成铝是发生的还原反应，铝元素化合价降低，分析离子液体成分，结合电荷守恒分析可知是Al₂Cl₇^-得到电子生成，电极反应为：4Al₂Cl₇^-+3e^-=Al+7AlCl₄^-；改用AlCl₃水溶液作电解液是溶液中氢离子在阴极放电生成氢气，2H⁺+2e^-=H₂↑；
故答案为：负；4Al₂Cl₇^-+3e^-=Al+7AlCl₄^-；H₂．

点评：本题考查了化学平衡常数的计算，影响化学平衡的因素分析应用判断，掌握基础是关键，题目难度中等．