Question

17．为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量．有效控制空气中氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物显得尤为重要．
（1）在汽车排气管内安装催化转化器，可将汽车尾气中主要污染物转化为无毒的大气循环物质．
已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180.5kJ•mol^-1
②C和CO的燃烧热（△H）分别为-393.5kJ•mol^-1和-283kJ•mol^-1
则2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）的△H=-746.5kJ•mol^-1
（2）将0.20mol NO和0.10mol CO充入一个容积为1L的密闭容器中，反应过程中物质浓度变化如图所示．

①CO在0-9min内的平均反应速率v（CO）=4.4×10^-3mol•L^-1•min^-1（保留两位有效数字）；第12min时改变的反应条件可能为D．
A．升高温度B．加入NO    C．加催化剂D．降低温度
②该反应在第24min时达到平衡状态，CO₂的体积分数为22.2%（保留三位有效数字），化学平衡常数值为3.4（保留两位有效数字）．
（3）烟气中的SO₂可用某浓度NaOH溶液吸收，若将一定量的SO₂气体通入到300mL NaOH的溶液中，再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，产生的气体与反应的HCl两者物质的量的关系如图2所示（气体的溶解和HCl的挥发忽略，NaHSO₃水溶液为酸性）：
①O点溶液中所含溶质的化学式为NaOH、Na₂SO₃；
②a点溶液中各离子溶度大小关系为c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 （1）已知①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1，又知C和CO的燃烧热（△H）分别为-393.5kJ•mol^-1和-283kJ•mol^-1，可得热化学方程式：②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1、③CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283kJ•mol^-1，根据盖斯定律，③×2-①可得：2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g），据此计算出该反应的焓变；
（2）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算在0-9min内CO的平均反应速率v（CO）；
12min时改变条件瞬间各组分浓度不变，而氮气浓度增大，NO、CO浓度减小，平衡正向移动，结合平衡移动原理分析解答；
②由①中可知12min时为改变温度，重新到达平衡时NO为0.14mol/L、CO为0.04mol/L、氮气为0.03mol/L，由2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）可知二氧化碳为0.06mol/L，二氧化碳体积分数=$\frac{平衡时二氧化碳浓度}{混合气体总浓度}$×100%；根据K=$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{2}（C{O}_{2}）}{c（NO）•{c}^{2}（CO）}$计算平衡常数；
（3）①Na₂SO₃跟盐酸的反应是分步进行的：Na₂SO₃+HCl=NaHSO₃+NaCl，NaHSO₃+HCl=NaCl+H₂O+SO₂↑，由图象可知生成二氧化硫消耗的HCl的物质的量小于从反应到开始产生二氧化硫阶段消耗的HCl，则氢氧化钠与二氧化硫反应后的溶质为NaOH、Na₂SO₃；
②a点氢氧化钠、亚硫酸钠都恰好与HCl反应生成0.2mol亚硫酸氢钠、0.3mol氯化钠，结合盐的水解原理判断各离子浓度大小．

解答 解：（1）已知①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
又知C和CO的燃烧热（△H）分别为-393.5kJ•mol^-1和-283kJ•mol^-1
可得热化学方程式：②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
③CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283kJ•mol^-1
根据盖斯定律，③×2-①可得：2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5KJ/mol，
故答案为：-746.5；
（2）①0-9min内CO浓度变化为：（0.1-0.06）mol/L=0.04mol/L，则CO在0-9min内的平均反应速率为：v（CO）=$\frac{0.04mol/L}{9min}$=4.4×10^-3L^-1•min^-1，
根据图示可知，12min时改变条件瞬间，各组分浓度不变，而氮气浓度增大，NO、CO浓度减小，平衡正向移动，正反应为放热反应，应是降低温度，
故答案为：4.4×10^-3；D；
②由1中可知12min时为改变温度，重新到达平衡时NO为0.14mol/L、CO为0.04mol/L、氮气为0.03mol/L，由方程式2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）可知二氧化碳为0.06mol/L，则二氧化碳体积分数=$\frac{0.06}{0.14+0.04+0.03+0.06}$×100%=22.2%；
该反应在该温度下的平衡常数为：K=$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{2}（C{O}_{2}）}{c（NO）•{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0.03×0.0{6}^{2}}{0.1{4}^{2}×0.0{4}^{2}}$=3.4，
故答案为：22.2%；3.4；
（3）①Na₂SO₃跟盐酸的反应是分步进行的：Na₂SO₃+HCl=NaHSO₃+NaCl，NaHSO₃+HCl=NaCl+H₂O+SO₂↑，由图象可知生成二氧化硫消耗的HCl的物质的量小于从反应到开始产生二氧化硫阶段消耗的HCl，则氢氧化钠与二氧化硫反应后的溶质为：NaOH、Na₂SO₃，
故答案为：NaOH、Na₂SO₃；
②0点溶质为NaOH、Na₂SO₃，根据反应Na₂SO₃+HCl=NaHSO₃+NaCl，NaHSO₃+HCl=NaCl+H₂O+SO₂↑可知，Na₂SO₃转化成NaHSO₃消耗HCl的物质的量等于NaHSO₃转化成二氧化硫消耗HCl的物质的量，故Na₂SO₃的物质的量为：0.5mol-0.3mol=0.2mol，则n（NaOH）=0.3mol-0.2mol=0.1mol，
根据Cl、Na元素守恒可知a点溶质为：0.3molNaCl、0.2molNaHSO₃，钠离子和氯离子不水解，而HSO₃^-发生电离和水解，则c（Na⁺）＞c（Cl^-）c（HSO₃^-）；NaHSO₃水溶液为酸性，说明HSO₃^-的电离程度等于其水解程度，则c（H⁺）＞c（OH^-），溶液中还存在水电离的氢离子，则c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
所以a点溶液中离子浓度大小为：c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
故答案为：c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．

点评 本题考查了较为综合，涉及化学平衡常数、离子浓度大小比较、盖斯定律应用等知识，明确化学平衡及其影响为解答关键，注意掌握判断离子浓度大小的常用方法，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用能力．