Question

18．氮的化合物在工农业生产生活中有着重要作用．请回答下列问题：
（1）在一个容积不变的密闭容器中，发生反应：
2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g） 当n（NO）：n（O₂）=4：1时，O₂的转化率随时间的变化关系如图1所示．
①A点的逆反应速率v_逆（O₂）小于B点的正反应速率v_正（O₂）．（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②NO的平衡转化率为30%；当达到B点后往容器中再以4：1加入一些NO和 O₂，当达到新平衡时，则NO的百分含量小于B点NO的百分含量（填“大于”、“小于”或“等于”）．

（2）在图2和图3中出现的所有物质都为气体，分析图2和图3，可推测：
4NO（g）+3O₂（g）=2N₂O₅（g）△H=-787kJ/mol
（3）若往20mL 0.0lmol/L的弱酸HNO₂溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液，测得混合溶液的温度变化如图4所示，下列有关说法正确的是②③．
①该烧碱溶液的浓度为0.02mol/L
②该烧碱溶液的浓度为0.01mol/L
③HNO₂的电离平衡常数：b点＞a点
④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c（Na⁺）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）

Answer 1

分析 （1）①根据图知，A点未达到平衡状态、B点达到平衡状态，从A点到B点平衡正向移动，则A点的正反应速率大于逆反应速率，B点正逆反应速率相等；
②平衡时压强转化率为60%，当n（NO）：n（O₂）=4：1时设NO为4，O₂为1，结合化学平衡三行计算得到；当达到B点后往容器中再以4：1加入些NO和 O₂，相当于中等容器中气体压强，平衡正向进行；
（2）依据图象分别写出对应反应的热化学方程式，结合盖斯定律计算4NO（g）+3O₂（g）═2N₂O₅（g）反应的焓变；
（3）①②HNO₂是弱酸，亚硝酸电离是吸热反应，酸碱中和反应是放热反应，当恰好完全中和时放出热量最多，据此确定c（NaOH）；
③电离吸热，温度越高电离平衡常数越大；
④当c（NaOH）较大时，可能出现：c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（NO₂^-）＞c（H⁺）．

解答 解：（1）①A到B点氧气的转化率增大，说明反应正向进行，A点的逆反应速率v_逆 （O₂）小于B点的正反应速率v_正（O₂），
故答案为：小于；
②平衡时压强转化率为60%，当n（NO）：n（O₂）=4：1时设NO为4，O₂为1，则转化的氧气为0.6，结合化学平衡三行计算，
      2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）
起始量  4      1         0
变化量  1.2    0.6       1.2
平衡量 2.8     0.4       1.2
NO的平衡转化率$\frac{1.2mol}{4mol}$×100%=30%，
当达到B点后往容器中再以4：1加入些NO和 O₂，相当于中等容器中气体压强，平衡正向进行，一氧化氮百分含量减小，NO的百分含量小于B点NO的百分含量，
故答案为：30%，小于；
（2）热化学方程式为①NO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=NO₂（g）△H=143KJ/mol-287KJ/mol=-144KJ/mol，
②4NO₂（g）+O₂（g）=2N₂O₅（g）△H=（372-583）KJ/mol=-211KJ/mol，
依据盖斯定律计算①×4+②得到4NO（g）+3O₂（g）═2N₂O₅（g）△H=-787kJ/mol，
故答案为：-787kJ/mol；
（3）①HNO₂是弱酸，次氯酸电离是吸热反应，酸碱中和反应是放热反应，当恰好完全中和时放出热量最多，c（NaOH）=$\frac{0.020L×0.01mol/L}{0.020L}$=0.01mol/L；
故①错误，②正确；
③电离吸热，温度越高电离平衡常数越大，所以HNO₂的电离平衡常数：b点＞a点，故③正确；
④从b点到c点，当C（NaOH）较大时，可能出现：c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（NO₂^-）＞c（H⁺），故④错误；
故答案为：②③．

点评 本题考查热反应方程式、化学平衡计算、化学平衡影响因素、化学平衡常数、反应速率计算等，侧重考查学生对图象与数据的分析及计算能力，题目难度中等．