Question

6．近年来“雾霾”污染日益严重，原因之一是机动车尾气中含有NO、NO₂、CO等气体，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一．
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-l
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-l
2C（s）+O ₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol^-l
（1）若某反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•{c}^{2}（CO）}$，请写出此反应的热化学方程式2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5kJ•molˉ¹．
（2）N₂O₅在一定条件下可发生分解：2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）．若在恒容绝热的密闭容器中充入一定量 N₂O₅进行该反应，下列选项能判断该反应达到平衡状态的是CE．
A．v _正（N₂O₅）=2v _逆（NO₂）    B．容器内NO₂浓度是O₂浓度的4倍
C．平衡常数K不再随时间而变化D．混合气体的密度保持不变
E．混合气体的压强不随时间而变化
（3）工业上也可以利用I₂O₅消除CO的污染．已知：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s），不同温度下，向装有足量I₂O₅固体的4L恒容密闭容器中通入2mol CO，测得CO₂的体积分数随时间变化的曲线如图1．
回答下列问题：
①下列说法正确的是D
A．d点时，增大体系压强，CO的转化率变大
B．T₂时，0～2.0min内的反应速率v（CO）=0.6mol•L^-l•min^-l
C．b点时，向平衡体系中再加入I₂O₅（s），平衡向正反应方向移动
D．c点时体系中混合气体的压强在T₂温度下更大
②5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I_2（s）△H=＜ 0（填“＞”、“=“、“＜“），判断理由是由图可知T₂＞T₁，温度升高CO₂体积分数减小，平衡逆向移动，升高温度，平衡向吸热的方向移动，正向为放热反应．
（4）N₂O₄与 NO₂之间存在反应：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H=QkJ•mol^-l．将一定量的 N₂O₄放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率[α（N₂O₄）]随温度变化如图 2所示．如图 2中 a 点对应温度下，已知 N₂O₄的起始压强 p₀为 200kPa，该温度下反应的平衡常数的计算表达式K_p=213.3KPa（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）．
（5）将固体氢氧化钠投入 0.1mol/L 的 HN₃（叠氮酸）溶液中，溶液的体积 1L（溶液体积变化忽略不计），溶液的 pH 变化如图 3所示，HN₃的电离平衡常数 K=1×10^-5，B 点时溶液的 pH=7，计算 B 点时加入氢氧化钠的物质的量0.099mol（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）依据平衡常数表达式首先书写热化学方程式，结合已知的热化学方程式和盖斯定律计算得到其热化学方程式的焓变，得到此反应的热化学方程式；
（2）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（3）①A、对于给定的反应前后气体物质的量不变，增大压强平衡不移动；
B、根据化学反应速率v=$\frac{△c}{△t}$计算；
C、加入固体，平衡不移动；
D、根据先拐先平衡知，T₂比T₁高，此时混合气体的压强更大；
②由图可知T₂＞T₁，温度升高CO₂体积分数减小，平衡逆向移动，升高温度，平衡向吸热的方向移动，故正向为放热反应，故答案为△H＜0；
（4）化学平衡常数K=$\frac{生成物平衡分压幂次方乘积}{反应物平衡分压幂次方乘积}$计算；
（5）根据电荷守恒及电离常数进行计算．

解答 解：（1）若某反应的平衡常数表达式为：K=$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•{c}^{2}（CO）}$，则反应为2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），
又①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-l
②C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-l
③2C（s）+O ₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol^-l
盖斯定律计算②×2-③-①得到2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ•molˉ¹，
故答案为：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ•molˉ¹；
（2）A．v _正（N₂O₅）=$\frac{1}{2}$v _正（NO₂）=2v _逆（NO₂），不能确定反应达到化学平衡状态，故A错误；  
B．容器内NO₂浓度是O₂浓度的4倍，不能确定反应是否达到化学平衡状态，故B错误；
C．平衡常数K仅与温度有关，所以平衡常数K不再随时间而变化，则说明温度不变，又恒容绝热，所以反应已达到化学平衡状态，故C正确；
D．反应前后质量不变，体积不变，所以混合气体的密度一直保持不变，则不能确定反应达到化学平衡状态，故D错误；
E．混合气体的压强不随时间而变化，反应已达到化学平衡状态，故E正确；
故答案为：CE；
（3）①A、对于给定的反应前后气体物质的量不变，增大压强平衡不移动，故A错误；
B、化学反应速率v=$\frac{△c}{△t}$=0.3mol•L^-l•min^-1，故B错误；
C、加入固体，平衡不移动，故C错误；
D、根据先拐先平衡知，T₂比T₁高，此时混合气体的压强更大，故D正确；
故选D；
②由图可知T₂＞T₁，温度升高CO₂体积分数减小，平衡逆向移动，升高温度，平衡向吸热的方向移动，正向为放热反应，故答案为：＜；由图可知T₂＞T₁，温度升高CO₂体积分数减小，平衡逆向移动，升高温度，平衡向吸热的方向移动，正向为放热反应；
（4）四氧化二氮的转化率是0.4，设原来四氧化二的物质的量为xmol，转化的物质的量为0.8xmol，则混合气体的物质的量=（x-0.4x+0.8x）mol=1.4xmol，相同条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，所以反应后压强=$\frac{200KPa}{1.4xmol}$=280KPa，
四氧化二氮的分压=280KPa×$\frac{0.6xmol}{1.4xmol}$=120KPa，
二氧化氮的分压=280KPa×$\frac{0.8x}{1.4x}$=160KPa，
化学平衡常数K=$\frac{生成物平衡分压幂次方乘积}{反应物平衡分压幂次方乘积}$=$\frac{160{\;}^{2}}{120}$=213.3KPa，
故答案为：213.3KPa；
（5）由电荷守恒式c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（N₃^-）和B点时溶液的pH=7得：c（Na⁺）=c（N₃^-）
设氢氧化钠的物质的量为xmol
依据HN₃?H⁺+N₃^-的电离平衡：K=1×10^-5=$\frac{c（H{\;}^{+}）c（N{\;}_{3}{\;}^{-}）}{c（HN{\;}_{3}）}$=$\frac{10{\;}^{-7}×x}{0.1-x}$
解得：x=0.099mol
故答案为：0.099．

点评 本题考查化学平衡有关计算等，为高频考点，涉及平衡计算、盖斯定律等知识点，侧重考查学生分析计算及获取信息解答问题能力，难点是（4）题平衡常数的计算，注意分压的计算方法，题目难度中等．