Question

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SO₃^2﹣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SO₄^2﹣互为等电子体的分子   ．

Answer 1

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=，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S₂O₄^2﹣，二氧化氮与其发生反应4S₂O₄^2﹣+2NO₂+8OH^﹣═8SO₄^2﹣+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）===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===；

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=，解得x=，

N₂的转化率为×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═SO₄^2﹣+4H⁺；

故答案为：SO₂+2H₂O﹣2e^﹣=SO₃^2﹣+4H⁺；

②阴极排出的溶液为S₂O₄^2﹣，二氧化氮与其发生反应，S₂O₄^2﹣中硫元素由+3价，变为硫酸根中硫元素为+4价，S₂O₄^2﹣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4S₂O₄^2﹣+2NO₂+8OH^﹣═8SO₄^2﹣+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===；

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L/mol，

故答案为：×10^﹣7L/mol；

（4）等电子体，即微粒中所含电子数相等，1molSO₄^2﹣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．